PROTECTION DES INSTALLATIONS DE PRODUCTION...

C11 / B 61. 41 Guide Technique de la Distribution dÉlectricité /70

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EDF GDF SERVICES GUIDE TECHNIQUE DE LA DISTRIBUTIOND’ELECTRICITE . B 61.41

PROTECTION DES INSTALLATIONS DEPRODUCTION RACCORDÉES A UN

RÉSEAU DE DISTRIBUTION

RESUME

Le présent chapitre a pour objet de décrire les dispositifs de protection à mettre en uvre sur leréseau de distribution et les installations raccordées à ce réseau, comportant une ou plusieurssources de production dénergie électrique un réseau HTA ou BT.

Il présente :• La constitution des différents types de protection de découplage disponibles• Les critères de choix de la protection de découplage à installer par chaque utilisateur• Le maintien de la sélectivité des protections du réseau HTA (B 61-2) et des postes de

livraison (norme NF C 13-100).

EVOLUTIONS

Établi en novembre 2001.Annule et remplace : B61.4

DOCUMENTS ASSOCIÉS

1) GTDE chapitre B 61. 2 Plan de protection des réseaux HTA ,2) GTDE chapitre A 34 Raccordement des producteurs autonomes(révision en

cours),3) GTDE chapitre C 22.7 Exploitation des installations des producteurs

autonomes ,4) GTDE chapitre B 88.11 Protections des installations clients HTA et BT, Procédures

dautorisation demploi générique et dapprobation du Distributeur local ,



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PARTIE 1. GÉNÉRALITÉS....................................................................................................................................... 4

1.1. OBJET ............................................................................................................................................................. 41.2. TEXTES RÈGLEMENTAIRES ET NORMES ........................................................................................................... 41.3. PRINCIPE ET OBLIGATION DUNE PROTECTION DE DÉCOUPLAGE..................................................................... 41.4. APPROBATION ET VÉRIFICATION PAR LE DISTRIBUTEUR .................................................................................. 51.5. DISPOSITIONS GÉNÉRALES DES INSTALLATIONS............................................................................................... 5

PARTIE 2. INSTALLATIONS COMPORTANT DES MOYENS DE PRODUCTION FONCTIONNANT ENCOUPLAGE PERMANENT ...................................................................................................................................... 6

2.2. PRINCIPES GÉNÉRAUX..................................................................................................................................... 62.1.1. Introduction ........................................................................................................................................... 62.1.2. Le plan de protection coordonné ........................................................................................................... 6

2.2. PROTECTION DE DÉCOUPLAGE ........................................................................................................................ 82.2.1. Objet de la protection de découplage .................................................................................................... 82.2.2. Constitution de la protection de découplage ......................................................................................... 82.2.3. Détection des défauts HTA monophasés ............................................................................................... 92.2.4. Détection des défauts polyphasés ........................................................................................................ 122.2.5. Détection des fonctionnements en réseau séparé................................................................................. 15

2.3. DISPOSITIONS COMPLÉMENTAIRES ................................................................................................................ 172.3.1. Réduction de la durée de fonctionnement en réseau séparé ................................................................ 172.3.2. Réduction des faux couplages sur réenclenchement HTA ................................................................... 172.3.3. Réduction des creux de tension de forte amplitude.............................................................................. 172.3.4. Détection des défauts affectant le réseau HTB .................................................................................... 172.3.5. Résumé ................................................................................................................................................. 18

2.4. DIFFÉRENTS TYPES DE PROTECTION HTA ..................................................................................................... 192.4.1. La protection de découplage type 1-1.................................................................................................. 202.4.2. La protection de découplage type 1-2.................................................................................................. 222.4.3. La protection de découplage type 1-3.................................................................................................. 242.4.4. La protection de découplage type 1-4.................................................................................................. 262.4.5. La protection de découplage type 1-4 modifié..................................................................................... 292.4.6. La protection de découplage type 1-5.................................................................................................. 31

2.5. DIFFÉRENTS TYPES DE PROTECTION BT ........................................................................................................ 332.5.1. La protection de découplage type 2-1.................................................................................................. 342.5.2. La protection de découplage type 2-2.................................................................................................. 362.5.3. Le sectionneur automatique selon DIN VDE 0126 .............................................................................. 37

2.6. CRITÈRES DE CHOIX ...................................................................................................................................... 382.6.1. Arbres de décision................................................................................................................................ 38

2.7. INSERTION DES PROTECTIONS DE DÉCOUPLAGE............................................................................................. 432.7.1. Dispositions pratiques.......................................................................................................................... 432.7.2. Coordination entre protections de découplage et d’installation ......................................................... 45

2.8. CHOIX DES RELAIS ........................................................................................................................................ 452.9. APPAREILLAGE DE COUPLAGE / DÉCOUPLAGE ............................................................................................... 45

2.9.1. Généralités........................................................................................................................................... 452.9.2. Choix de l’appareil .............................................................................................................................. 462.9.3. Emplacement........................................................................................................................................ 46

2.10. CHAÎNE DE DÉCOUPLAGE .......................................................................................................................... 472.11. INHIBITION DE LA PROTECTION DE DÉCOUPLAGE....................................................................................... 48

2.11.1. Installations dont la production n’est pas en service permanent......................................................... 482.11.2. Installations séparées en deux par l’appareil de découplage.............................................................. 482.11.3. Réalisation de l’inhibition.................................................................................................................... 48

2.12. COUPLAGE ................................................................................................................................................ 482.13. LA PROTECTION GÉNÉRALE NF C 13-100 ................................................................................................. 49

2.13.1. Principes généraux .............................................................................................................................. 492.13.2. Protection générale d’une installation sans moyen de production..................................................... 49



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2.13.3. Protection générale d’une installation équipée d’une centrale de production................................... 492.14. LES PROTECTIONS POSTE SOURCE ET DRR.......................................................................................... 52

2.14.1. Généralités........................................................................................................................................... 522.14.2. Impact sur le plan de protection homopolaire..................................................................................... 522.14.3. Impact sur le plan de protection phase................................................................................................ 532.14.4. Choix et réglage des protections.......................................................................................................... 562.14.5. Dispositions complémentaires ............................................................................................................. 60

PARTIE 3. INSTALLATIONS COMPORTANT DES MOYENS DE PRODUCTION FONCTIONNANT ENCOUPLAGE FUGITIF OU SANS COUPLAGE AU RÉSEAU ............................................................................ 61

3.1. PRINCIPES GÉNÉRAUX................................................................................................................................... 613.2. PROTECTION DE DÉCOUPLAGE ...................................................................................................................... 61

3.2.1. Protections de découplage utilisables.................................................................................................. 613.2.1. Protection de découplage type 1-1 pour couplage fugitif .................................................................... 623.2.3. La protection de découplage type 3.1 .................................................................................................. 633.2.4. La protection de découplage type 3.2 .................................................................................................. 653.2.5. La protection de découplage type 3.3 .................................................................................................. 663.2.6. La protection de découplage type 3.4 .................................................................................................. 673.2.7. Critères de choix .................................................................................................................................. 673.2.8. Insertion des protections...................................................................................................................... 69



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PARTIE 1. GÉNÉRALITÉS

1.1. OBJETLe présent chapitre a pour objet de décrire les dispositifs de protection à mettre en uvre sur leréseau de distribution et les installations raccordées à ce réseau, comportant une ou plusieurssources de production dénergie électrique un réseau HTA ou BT.Il traite :- de la constitution des différents types de protection de découplage disponibles- des critères de choix de la protection de découplage à installer par chaque utilisateur- du maintien de la sélectivité des protections du réseau HTA (B 61-2) et des postes de livraison(norme NF C 13-100).

1.2. TEXTES RÈGLEMENTAIRES ET NORMES

- Arrêtés du 14 Avril 1995 et du 3 Juin 1998 relatifs aux conditions techniques de raccordementaux réseaux publics de distribution des installations de production autonome dénergie électriquede puissance supérieure à 1 MW.- Arrêté du 31 Juillet 1997 relatif aux conditions techniques de raccordement aux réseaux publicsde distribution des installations de production autonome dénergie électrique de puissanceinférieure à 1 MW.- Arrêté du 15 avril 1999 relatif aux conditions techniques de raccordement des installations deproduction autonome dénergie électrique aux réseaux publics non reliés à un grand réseauinterconnecté.- Cahier des charges de la concession à EDF du réseau dalimentation générale en énergieélectrique (RAG) du 10 Avril 1995,- Conditions techniques de distribution : arrêté technique du 2 Avril 1991,- Modèle de cahier des charges pour la distribution publique.- Norme NF C 13-100 Poste de livraison alimenté par un réseau de distributionpublique HTA ,- Norme NF C 14-100 Installation de branchement à basse tension - Norme NF C 15-100 Règles dinstallations électriques à basse tension .

1.3. PRINCIPE ET OBLIGATION D’UNE PROTECTION DE DÉCOUPLAGE

Lorsque les installations comportent une source autonome dénergie électrique (ou un matérielsusceptible de se comporter comme tel) celle-ci ne doit pas entraîner de perturbation sur le réseaudalimentation.(NF C13-100 § 435).Les arrêtés traitant des conditions techniques de raccordement des installations de productionautonome prescrivent que toute installation raccordée au réseau HTA, comportant des moyens deproduction doit en complément de la protection générale (selon la NF C13-100 ou la NF C 14-100 ),être équipée d'une fonction protection de découplage pour préserver la sécurité et la sûreté desréseaux HTA de distribution ainsi que la qualité et la disponibilité de la tension quils distribuent à leursutilisateurs.



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Cette protection a pour objet, en cas de défaut sur le réseau de:• éviter d'alimenter un défaut ou de laisser sous tension un ouvrage en défaut,• ne pas alimenter les autres installations raccordées à une tension ou à une fréquence anormale,• permettre les réenclenchements automatiques des ouvrages du réseau.

Elle doit en outre permettre d'effectuer les travaux sous tension nécessitant une mise en régimespécial d'exploitation.Les temps d'action des protections de découplage doivent être coordonnés avec ceux du plan deprotection du réseau de distribution.

Lorsque les apports en courant de court-circuit des installations sont importants, desdysfonctionnements du plan de protection coordonné du réseau peuvent apparaître. Il est alorsnécessaire de procéder à des aménagements ou à des adaptations des protections de réseau et/oude la protection générale de l'installation. Il en est de même lors de la mise en uvre de schémasparticuliers de raccordement (câbles en parallèle).

1.4. APPROBATION ET VÉRIFICATION PAR LE DISTRIBUTEURAvant toute réalisation (dun projet de construction ou daménagement dun poste de livraison ou dunbranchement), le gestionnaire de linstallation à raccorder doit demander lapprobation préalable duDistributeur dénergie électrique sur les dispositions prévues, tant en ce qui concerne le choix dumatériel que de son emplacement. Toute modification des dispositions initiales doit également êtresoumise à lapprobation préalable du distributeur dénergie électrique. (cf. NFC 13-100 § 15 et NFC14-100 §3.1).Avant mise en service ou remise en service après séparation du réseau dun poste de livraison, leDistributeur doit vérifier la mise à jour du schéma électrique, le bon fonctionnement desasservissements, protections générales et rendre inaccessibles les réglages par plombage ou touteautre disposition. Le réglage de ces protections sera effectué conjointement par le distributeur et leclient. Les frais dinterventions seront à la charge de ce dernier.Le Distributeur peut, à tout moment, accéder à tout moment aux protections générale et dedécouplage et procéder à la vérification de leur bon fonctionnement, cependant le distributeurnassure jamais la maintenance de ces installations qui restent de la responsabilité du client ou duproducteur.

1.5. DISPOSITIONS GÉNÉRALES DES INSTALLATIONSPour satisfaire à lobligation de protection, tout projet dinstallation comportant une source dénergieélectrique doit (cf. NFC 13-100 § 435) présenter :

• Soit une disposition des installations telle que la source ne puisse en aucun cas fonctionner enparallèle avec le réseau dalimentation

• Soit une protection de découplage déterminée en accord avec le distributeur ayant pour butdinterrompre le fonctionnement en parallèle quand survient un défaut sur le réseau du distributeur.La protection de découplage peut être à fonctionnement instantané ou temporisé. Dans ce derniercas, elle doit assurer une sélectivité chronométrique avec la protection amont du distributeur. Cettesélectivité, donnant le temps à la protection du distributeur de fonctionner, évite (aussi) lesdéclenchements non justifiés de la protection de découplage.La commande de lorgane assurant le découplage doit se faire à minimum de tension. Le réglage de



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la protection est effectué par le distributeur et est rendu inaccessible à lutilisateur par plombage outoute autre disposition.Les circuits dalimentation et douverture doivent également être rendus inaccessibles à lutilisateur.

La suite du présent chapitre décrit les différentes protections de découplage à mettre en uvre pourrespecter ces règles. Pour faciliter leur présentation, on les a séparées selon la destination dessources énergie électrique de linstallation :

• Installations HTA comportant des moyens de production fonctionnant en couplage permanent• Installations HTA comportant uniquement les groupes de secours ou de remplacement avec limitation

de leur durée de couplage au réseau.

PARTIE 2. INSTALLATIONS COMPORTANT DES MOYENS DE PRODUCTIONFONCTIONNANT EN COUPLAGE PERMANENT

2.2. PRINCIPES GÉNÉRAUXSont concernées toutes les installations comportant une source dénergie électrique pouvant être coupléedirectement ou indirectement au réseau HTA sans limite de durée.

2.1.1. IntroductionTout défaut apparaissant sur un élément du réseau HTA ou raccordé à celui-ci doit être détectérapidement et éliminé par le plan de protection coordonné du réseau HTA afin de préserver la sécurité despersonnes et lintégrité des matériels électriques, y compris au cours des travaux sous tension.Afin de répondre aux obligations contractuelles de continuité de la fourniture dénergie électrique, leprocessus délimination du défaut doit respecter les principes de sélectivité .La qualité de desserte des clients ne doit pas être dégradée au delà des seuils de compatibilité par leraccordement dun producteur.

2.1.2. Le plan de protection coordonné

2.1.2.1. Différents éléments du plan de protection coordonné

G

P, Q

P, Q P, Q

Protectionsdes Groupes

Plan de protection coordonné du réseau de distribution HTA

Protections dedécouplage

NF C 13.100

HTAHTB

Le plan de protection coordonné du réseau de distribution HTA comprend trois étages :



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1) Les protections du réseau de distribution principalement placées dans les postes sourcesHTB/HTA.

2) Les protections générales des postes de livraison répondant à la norme NF C 13-100, quisont destinées à protéger contre les surintensités et les courants de défaut à la terre lesinstallations HTA des clients. Ces protections, doivent être sélectives et donc coordonnées,dune part, avec les protections divisionnaires placées sur les circuits dutilisation et dautrepart, avec les protections du réseau de distribution HTA.

3) Les protections de découplage des installations comportant des sources dénergie électriquequi sont destinées à découpler les sources de production du réseau de distribution lors duneanomalie affectant celui-ci.

Les protections divisionnaires des installations et internes des ouvrages et équipementsparticuliers ne sont pas incluses dans lapproche du plan de protection coordonné du réseau dedistribution HTA. Ces protections sont destinées limiter les dommages et les risques pouvantrésulter de lutilisation de linstallation électrique. Leur mise en uvre repose, dune part, surlobligation de prudence de lexploitant des installations concernées et dautre part, sur larecherche de la meilleure disponibilité des installations. Elles sont normalement sélectives avec laprotection générale NF C 13-100 .

2.1.2.2. Impact des centrales de production décentralisées

Généralement les plans de protection ont été mis en place sans site de production raccordés au réseauHTA ou en négligeant les rares sites dont le plus souvent la puissance nexcédait pas quelques MVA.En fait la contribution dune production de forte puissance raccordée en HTA aux courants de défautpolyphasé peut modifier sensiblement la répartition et la valeur des courants mesurés par les protectionsdu réseau et donc affecter leur fonctionnement et leur sélectivité.Tout projet de raccordement dune production de forte puissance au réseau HTA doit comprendre lavérification du plan de protection du réseau. Cette vérification pourra conduire pour conserver la sélectivitédes protections de phase de certains départs et postes de livraison, à installer en complément desprotections ampèremétriques habituelles des protections directionnelles de phase ou des protectionsnaturellement sélectives telles que les protections différentielles longitudinales.

2.1.2.3. Raccordement d’une production non marginale

Une production non marginale a par définition un impact non négligeable sur la conduite etlexploitation des réseaux HTA et donc justifie la prise de dispositions particulières par legestionnaire du réseau pour :

• la conduite et lexploitation du système électrique,

• le fonctionnement du plan de protection coordonné. Pratiquement, une centrale de production est non marginale si :

• tel que défini dans le chapitre XII de larrêté du 3 Juin 1998 relatif auraccordement des productions >1 MW, sa puissance apparente installée ouactive nominale dépasse 25% de la puissance apparente nominale du



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transformateur HTB/ HTA ou de la charge maximale du départ HTA.

• ou si elle est appelée dans le cadre du secours du système électrique (ex :anciens groupes EJP passés au contrat dispatchable).

Pour chaque centrale non marginale, le choix des dispositions de raccordement et deprotection doit favoriser le maintien de leur contribution au système électrique en situationperturbée (baisse généralisée de la fréquence, tension basse du réseau).

• Les dispositions complémentaires demandées au producteur seront adaptées aumode de raccordement de sa centrale (départ dédié ou non), de sa puissance etde son importance dans le système électrique et comprendront les adaptationsnécessaires pour la réduction des déclenchements injustifiés en cas de courtcircuit affectant un départ adjacent HTA ou le réseau amont.

2.2. PROTECTION DE DÉCOUPLAGE

2.2.1. Objet de la protection de découplage

Pour satisfaire à son objet général qui est :• éviter d'alimenter un défaut ou de laisser sous tension un ouvrage en défaut,• ne pas alimenter les autres installations raccordées à une tension ou à une fréquence

anormale,• permettre les réenclenchements automatiques des ouvrages du réseau,Cette protection doit détecter :

• les défauts affectant le raccordement HTA, défauts disolement polyphasés oumonophasés,

• la perte de liaison avec le réseau amont HTB ou HTA et un éventuel maintien par leproducteur de lalimentation du réseau dans des conditions non maîtrisées par leDistributeur.

2.2.2. Constitution de la protection de découplageLes protections de découplage utilisent les critères suivants :

• maximum de tension homopolaire,

• minimum de tensions composées,

• maximum de tension composée,

• maximum et minimum de fréquence.

Ces critères peuvent être complétés par un dispositif de surveillance de la liaison auréseau HTB du départ HTA de raccordement portant sur la position des disjoncteurs dedépart, de couplage et des transformateurs HTB/HTA du poste source. La séparation dudépart par ouverture dun de ces disjoncteurs provoque lémission dune télé action dedécouplage de la centrale.

Dans la suite, on examine les conditions de mise en uvre de chaque critère puis leurcoordination avec les autres dispositifs du plan de protection.



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2.2.3. Détection des défauts HTA monophasés2.2.3.1. Principe de détection

Limpédance de mise à la terre du neutre du réseau HTA de distribution est unique et placée au postesource. Les installations alimentées par le réseau HTA ne doivent pas comporter de liaison à la terre dupoint neutre HTA même par une impédance de grande valeur telle que celle présentée par un générateurhomopolaire. Une telle liaison amènerait en effet une dégradation et des perturbations du plan deprotection.Dans la détection des défauts monophasés HTA depuis le poste de livraison dune centrale, deuxsituations sont à examiner :

1) La centrale est couplée au réseau général via son raccordement HTA au poste source, elle bénéficiedu régime de neutre créé par limpédance placée au poste source.

En cas de défaut entre une phase et la terre, lamplitude de la tension homopolaire HTA est fonction delimpédance de fixation du neutre, de la capacité homopolaire du réseau et de la résistance du défaut.

2) La centrale est séparée du réseau général par ouverture de sa liaison au poste source, elle nebénéficie plus, ainsi quune partie du réseau, du régime de neutre du poste source et fonctionne enrégime de neutre HTA isolé.

En cas de défaut disolement entre une phase et la terre, lamplitude de la tension homopolaire créée estfonction de la capacité homopolaire du réseau HTA et de la résistance du défaut.

Exemple :

Soit une centrale couplée à un réseau HTA exploité à la tension de 20,4 kV et affecté par undéfaut monophasé présentant une résistance de 350 Ω :

Départs sains3IC0Ds = 190 A

Départ producteur3IC0Dd = 10 A

Producteur

Uconsigne = 20,4 kV

Idéf

RPN = 40 Ω

Rd = 350 Ω

HTA20 kV

HTB63 kV

IrDd



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.

1) La centrale est couplée au réseau HTA et bénéficie du régime de neutre de celui-ci :

Pour une résistance de défaut Rd de 350 Ω, et pour des courants résiduels capacitifs maximauxde 200 A pour la totalité du réseau HTA et de 10 A pour le départ en défaut, on obtient pour unetension de réseau de 20,4 kV :

Idéf = 31 AIrDd = 30,5 AVo = 1020 V et IN = 25,5 AVr = 3060 V

2) Suite au déclenchement du disjoncteur de départ du poste source, la centrale alimente sondépart de raccordement et le défaut disolement est maintenu.

Louverture du disjoncteur au poste source a mis le départ en régime de neutre isolé. Pour unemême résistance de défaut, et un capacitif du départ de 10 A, les caractéristiques du défautsource réseau à neutre isolé deviennent :

Idéf = 3 I0 = 9,8 AIrDd = 0Vo = 11 270 VVr = 33 810 V

Conclusion

La protection à maximum de tension homopolaire assure la détection des défauts disolementmonophasés dans les deux situations de la centrale couplée au réseau. Dans le cas du régime deneutre impédant, sa sensibilité est améliorée après lîlotage de la centrale sur son départ:

Départ fermé Départ ouvert

V0 1020 V 11 270 V

Le choix dune protection à maximum de tension résiduelle simpose donc pour détecter lesdéfauts HTA monophasés.Mais, cette protection très sensible nest pas sélective. Tout défaut monophasé survenant sur undépart adjacent pourra être détecté par le relais à minimum de tensions composées et provoqueralors un découplage injustifié.

2.2.3.2. Sensibilité et réglage

Le seuil détection de tension homopolaire est déterminé de façon à obtenir une sensibilitééquivalente à celle de la protection homopolaire du départ HTA.

Sur les réseaux HTA dEDF GDF SERVICES, le réglage à un niveau de 10 % permet de satisfairecet objectif indépendamment du mode de mise à la terre du point neutre.

Suivant le type de protection de découplage, le relais à maximum de tension résiduelle sera



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instantané ou temporisé en fonction du niveau souhaité de sélectivité. Ce choix sera lié àlimportance de la production et des processus industriels associés.

2.2.3.3. Seuil de fonctionnement en régime de neutre isolé

Ce seuil de fonctionnement peut être calculé, pour une valeur de sensibilité désirée Rd

(résistance de défaut), en fonction de la capacité homopolaire du départ du producteur C0Dd.Ramené à la tension simple V, il est égal à :

( )VV

1

1 3 R C

o

d oDd

=+ ω 2

Rd : sensibilité désiréeC0Dd : capacité homopolaire du départ

Un réglage au seuil de 10 % permet en régime séparé, la détection dun défaut ayant unerésistance maximale de 2.3 kΩ sur un départ exploité à 20 kV et présentant un courant résiduelcapacitif de 50 A.

2.2.3.4. Limites de sensibilité du relais homopolaire

Compte tenu de la performance des chaînes de mesure et des imperfections du réseau, le seuilde réglage du relais à maximum de tension homopolaire doit toujours être supérieur à 3 %.Le relais réglé pour un fonctionnement instantané doit présenter une insensibilité aux phénomènestransitoires affectant le réseau. Le franchissement de seuil dune durée inférieure à ou égale 60ms ne doit pas provoquer de sortie et tout franchissement de seuil dune durée supérieure ouégale à 100 ms doit provoquer une sortie logique.

2.2.3.5. Influence de la temporisation

En cas de défaut monophasé HTA (et ou de fonctionnement du disjoncteur shunt), tous les relaisà maximum de tension homopolaire sont généralement sollicités avant séparation de lélémentde réseau défectueux par les protections de réseau (distributeur ou client). Les relais àmaximum de tension homopolaire réglés pour un fonctionnement instantané peuvent alorsprovoquer le découplage non justifié de leur centrale de production.

A titre d'exemple, le tableau suivant donne les niveaux de sollicitation des relais de tensionhomopolaire calculés pour un réseau exploité à 20.4 kV, présentant un courant résiduel capacitifde 200 A, pour quatre modes de fixation du neutre HTA et deux valeurs de résistance de défaut(30 ou 350 Ω) .

Impédance du neutre HTA V0 / Vn pour Rd = 30 ΩΩΩΩ Vo pour Rd = 350 ΩΩΩΩ

40 ΩΩΩΩ 55% 9%

80 ΩΩΩΩ 68% 13%

40 ΩΩΩΩ + j 40 ΩΩΩΩ 72% 18%

Compensé 100% 66%



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Pour un seuil donné de réglage, le nombre de ces déclenchements injustifiés est lié au :

• Nombre total de défauts monophasés

• Niveau de résistance des défauts et le cas échéant, aux fonctionnements du disjoncteurshunt,

• Mode de fixation du point neutre, (valeurs de l'impédance impédance de point neutre et decapacité homopolaire du réseau),

Pour limiter le nombre de déclenchements injustifiés, la solution retenue consiste en latemporisation de la protection à maximum de tension homopolaire à une valeur det0 + 0,5 seconde.t0 est égal à:• la temporisation la plus élevée des protections de premier seuil homopolaire des départs HTA

dans le cas dun régime de neutre impédant et dun régime de neutre compensé sans usagedu réenclenchement rapide.

• Deux fois la valeur de la temporisation la plus élevée des protections wattmétriqueshomopolaires + 0,65 seconde (temps maximal de retombée de la tension homopolaire auposte source) dans le cas dun régime de neutre compensé avec usage du réenclenchementrapide.

2.2.4. Détection des défauts polyphasésDans la détection des défauts polyphasés HTA depuis le poste de livraison dune centrale, deux situationssont à examiner :La centrale est couplée au réseau général via son raccordement HTA au poste source. En cas de défautentre phases, lamplitude du creux de tension créé est fonction du type de défaut, de sa position et desimpédances internes des sources (réseau, centrale).La centrale est séparée du réseau général par ouverture de sa liaison au poste source, elle alimente alorsune partie de la charge du réseau. En cas de défaut entre phases, lamplitude du creux de tension créé estfonction du type de défaut, de sa position et des impédances internes de la centrale.



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Exemple :Soit une centrale de 5 MVA couplée à un départ HTA affecté par un défaut polyphasé situé à25 km du poste source :

5 MVAucc = 10 %

Sn = 36 MVAucc = 17 %

20 kV

63 kV

Pcc = 138 MVA

Pcc = 400 MVA

1 km câble 240 mm2

20 km20 km ligne 54 mm2

5 km câble 240 mm2SnPI = 5 MVA

x'd = 16 %xi = 24 %

1) La centrale est couplée au réseau HTA et contribue à lalimentation du courant de défaut avecle réseau amont :

Le défaut triphasé franc abaisse les tensions composées mesurées au droit du poste de livraisonà 87 % de la tension normale.

2) Suite au déclenchement du disjoncteur de départ du poste source, la centrale alimente sondépart de raccordement et le défaut disolement est maintenu alimenté par la centrale seule.

A ce moment, lalternateur de la centrale fonctionne en régime transitoire ou permanent etcompte tenu des impédances internes élevées de la centrale, les tensions composées mesuréesau poste de livraison chutent instantanément sous 45 % de la tension normale.



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La courbe ci-dessous montre l'évolution temporelle des tensions composées au poste delivraison.

%

%

%

%

%

U/Un

Apparition du défaut àt = 1 seconde

Evolution de la tension au poste delivraison en cas de défaut triphasé

Ouverture du départ àt + 0,5 seconde

Conclusion

La protection à minimum de tensions composées assure la détection des défauts polyphasés dansles deux situations de la centrale couplée au réseau. Sa sensibilité est améliorée après lîlotage dela centrale sur son départ:

Départ fermé Départ ouvert

U/UN 87% < 45 %

Le choix dune protection à minimum de tensions composées simpose donc pour détecter lesdéfauts polyphasés HTA.Mais, cette protection très sensible nest pas sélective. Tout défaut polyphasé survenant sur undépart adjacent pourra être détecté par le relais à minimum de tensions composé et provoqueralors un découplage injustifié.

2.2.4.1. Sensibilité et réglage

Cette protection est réglée pour obtenir une sensibilité maximale de détection des défautspolyphasés à un seuil égal à 85 % de la tension moyenne au poste de livraison. On admet enconséquence quune chute de tension dau moins 15 % est caractéristique dun défaut et ne peutêtre rencontrée sur un réseau en surcharge ou durant une manuvre dexploitation.Les relais de tension réglés pour un fonctionnement instantané doivent présenter une insensibilité



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aux phénomènes transitoires affectant le réseau. Le franchissement de seuil dune duréeinférieure à ou égale 60 ms ne doit pas provoquer de sortie et tout franchissement de seuil dunedurée supérieure ou égale à 100 ms doit provoquer une sortie logique.Lamplitude du creux de tension mesuré au point de raccordement du producteur dépend de :

la position relative du défaut par rapport aux sources,

la puissance de court-circuit apportée par le réseau,

l'impédance interne et de la force électromotrice de la centrale à l'instant considéré,

2.2.4.2. Influence de la temporisation

Tout défaut polyphasé affectant le réseau HTA ou HTB est susceptible de créer sur le départ duproducteur, un creux de tension capable de provoquer le déclenchement non justifié des centrales deproduction raccordées au réseau.Le creux de tension perçu au poste de livraison est relativement plus important sur un réseau de faiblepuissance de court-circuit ou pour un défaut polyphasé proche.Pour limiter le nombre de déclenchements injustifiés, la solution retenue consiste en la temporisation de laprotection à minimum de tensions composées à une valeur de t1 + 0,5 s. t1 est la temporisation la plusélevée des protections de phase des départs HTA.

2.2.5. Détection des fonctionnements en réseau séparéLe fonctionnement en réseau séparé dune centrale couplée au réseau est provoqué par la rupture de laliaison au réseau interconnecté.Pour les productions raccordées au réseau HTA, deux situations sont à envisager suivant le niveau detension de la séparation :1) Séparation au niveau de tension HTB provoquée par louverture dun ou plusieurs disjoncteurs du

réseau HTB éventuellement dotés dautomates de reprise de service (bascules, RR ou RL) etcomprenant les disjoncteurs de ligne et le disjoncteur HTB du transformateur HTB/HTA

2) Séparation au niveau de tension HTA provoquée par louverture dun disjoncteur ou dun interrupteurHTA le plus souvent associés à des automates ou procédures de reprise de service et comprenant lesdisjoncteurs du poste source (arrivée, couplages et départ) et les organes en réseau HTA (disjoncteuren ligne et interrupteurs),

2.2.5.1. Principe de la détection

Louverture du réseau HTB ou du disjoncteur de larrivée au poste source ou du départ raccordé à unecentrale de production décentralisée crée une poche au sein de laquelle léventuel déséquilibre initialentre production et consommation perturbera la tenue de la tension et/ou de la fréquence.Le bilan des niveaux de production de la centrale et de consommation du réseau conduit à neufpossibilités combinant les situations déquilibre, dexcès ou de déficit des productions active et réactive.

Exemple :

Soit une centrale de 5 MVA ayant un temps de lancer (inertie) de 4 secondes, couplée à undépart HTA et produisant 4,2MW et 1,5 MVAr avec comme lois de régulation Puissanceactive = constante et rapport Puissance réactive/ Puissance active = tan ϕ = constante .Après ouverture du disjoncteur de départ, cette centrale fonctionne en réseau séparé et on



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rencontre soit :1) en situation dexcès de production active, avec une charge (initiale) à alimenter de 2.1

MW et 1.5 MVAr, la fréquence augmente rapidement pour atteindre en moins dune seconde53 Hz ceci avec une montée de tension voisine de 5%, sans régulation de fréquence -puissance, ce système est instable et conduit à une sollicitation en survitesse de lalternateur.

2) en situation dexcès de production réactive, avec une charge (initiale) à alimenter de 4.2MW et 0 MVAr, la tension augmente rapidement pour atteindre en 1seconde 130% , ceciavec une baisse de la fréquence voisine de 5 Hz, sans régulation de tension, ce système estinstable et conduit à une sollicitation en surtension et sous vitesse de lalternateur.

3) en situation de quasi-équilibre entre production et charge (initiale) à alimenter, lacentrale peut maintenir durablement les tensions et la fréquence, mais avec des écarts nonmaîtrisés faute de régulation de tension et de fréquence puissance.

Conclusion

Les protections à minimum et maximum de tensions composées et à minimum et maximum defréquence assurent la détection des situations de fonctionnement en réseau séparé sous réservede lapparition dun déséquilibre initial entre les productions et consommations et de labsence derégulation de fréquence - puissance et de tension, ceci est valable pour toutes les technologies degénérateur.

En dehors des périodes de couplage de l'installation de production au réseau, le mode derégulation de la centrale est choisi par le producteur.

La rapidité de la détection est sensiblement proportionnelle à la valeur des écarts de surveillancedes relais de fréquence et ou de tension. Leur choix doit prendre en compte les conditionsdéquilibre des puissances, linertie des machines ainsi que la rapidité de détection souhaitée.

Pratiquement on recherchera les seuils de tension les plus serrés possibles compte tenu desconditions dutilisation du réseau soit :

- En tension des seuils fixes à 85 % et 115 % de la tension moyennepour permettre le fonctionnement dans la totalité de la plage des tensionscontractuelle. Leur action peut être temporisée.

- En fréquence des seuils de 47 51 Hz ou 49.5 50.5 Hz (44-52 Hzpour les réseaux de Corse ou des DOM). Leur action est généralement instantanée.

Dans des conditions de variabilité des charges et (ou) des niveaux de production, une évaluationdes probabilités de respect du délai de détection souhaité est nécessaire pour éclairer le choix desécarts de fréquence et la nécessité de dispositions particulières au site de production.



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2.3. DISPOSITIONS COMPLÉMENTAIRES

2.3.1. Réduction de la durée de fonctionnement en réseau séparéPour réduire au minimum la durée dun fonctionnement en réseau séparé, il faut placer un dispositif de télédécouplage de la centrale agissant dès ouverture des principaux organes de coupure entraînant lacréation dune poche de réseau séparé.

2.3.2. Réduction des faux couplages sur réenclenchement HTA2.3.2.1. Cas des départs HTA

Lorsque le temps de détection du fonctionnement en réseau séparé peut dépasser la durée deréenclenchement du départ HTA auquel est raccordée la centrale, un relais de détection de présence detension en ligne est nécessaire pour éviter un faux couplage au renvoi de la tension.Ce relais est destiné à différer le réenclenchement rapide (ou lent) du départ du temps nécessaire aupassage de la tension en ligne sous un niveau donnant une quasi-certitude de découplage. La mesure dela tension de ligne HTA est prélevée sur les diviseurs capacitifs du caisson départ ou sur un jeu de troistransformateurs de tension lorsque le départ en est équipé.Le seuil de détection de présence tension généralement adopté est de 20 %, mais dans certains cas, unréglage à 60% est possible.

2.3.2.2. Cas des transformateurs HTB/HTA

Lorsque le temps de détection du fonctionnement en réseau séparé peut dépasser la durée de lapermutation de transformateur HTB/HTA auquel est raccordée la centrale, il est nécessaire pour éviter unfaux couplage au renvoi de la tension de provoquer le déclenchement (voire le réenclenchement) desdéparts équipés dun relayage de détection de présence de tension en ligne et dactionner lenvoi dordrede télé découplage aux centrales concernées.

2.3.3. Réduction des creux de tension de forte amplitudeEn cas de temporisation du relais à minimum de tensions composées, la centrale peut perdre lesynchronisme à la suite dun creux de tension de forte amplitude et subir un faux couplage lors du retourde la pleine tension.Si le producteur le désire, lajout de trois relais instantanés, à minimum de tension composée permet decompléter la protection des machines sur ce point. Le seuil de détection habituellement fixé à 25 % peutêtre augmenter sur indication du producteur.

2.3.4. Détection des défauts affectant le réseau HTB2.3.4.1. Défaut monophasé

Un défaut monophasé sur le réseau HTB ne sera pas détecté par la protection homopolaire de laprotection de découplage sauf dans les très rares cas où les neutres HTB et HTA dutransformateur du poste source sont reliés à la terre, directement ou par impédance.

2.3.4.2. Défaut polyphasé

Un défaut polyphasé sur le réseau HTB pourra être détecté par la protection de découplage silest suffisamment proche pour provoquer un creux de tension suffisant pour solliciter le relais àminimum de tension composée.



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2.3.4.3. Fonctionnement en réseau HTB séparé

La protection de découplage ne permettant pas de détecter de façon certaine les défauts affectantlalimentation du poste source HTB, le découplage de la centrale sera effectif après détection dufonctionnement en réseau séparé.Des dispositions complémentaires prises en concertation avec le RTE sont parfois nécessaires pourlimiter à moins de 5 secondes, la durée de fonctionnement en réseau HTB séparé.La situation des postes sources simplifiés, alimentés par une antenne HTB et comportant plus de 10 MWde production doit faire lobjet dun examen particulier conformément au protocole RTE- DEGS.Le protocole dans sa version du 30 mai 2000 envisage les dispositions suivantes :• lévolution de la structure du poste par mise en place dun disjoncteur et des protections de ligne HTB.• la création dun point neutre HTB et la mise en uvre dune détection ampèremétrique de défaut

homopolaire HTB pour limiter la durée dalimentation séparée en cas de défaut HTB (action possiblesur le découplage de la centrale, sur le disjoncteur HTB du transformateur ou sur le disjoncteur dudépart HTA de raccordement)

2.3.4.4. Réduction des faux couplages au réenclenchement rapide HTB

Le réenclenchement rapide sur les réseaux HTB est contrôlé par la vérification dabsence detension coté ligne soit sur les trois phases, soit sur une seule phase. Ce processus de contrôlerend peu probable le faux couplage, mais il risque dinterdire le réenclenchement rapide et luisubstituer un réenclenchement lent de 5 secondes.

2.3.5. RésuméLélimination dun défaut par louverture dun disjoncteur du réseau (départ, DRR ou autre) doit êtreprécédée ou accompagnée du découplage des centrales de production

La protection de découplage installée à cet effet au poste de livraison détecte soit :

• le défaut en simultanéité avec les protections du poste source

• le défaut maintenu après séparation par le disjoncteur du réseau

• le fonctionnement de la centrale en réseau séparé.

Les seuils des relais de la protection de découplage doivent être choisis de sorte quils permettent ladétection certaine des défauts maintenus durant le fonctionnement en réseau séparé.

La marche en réseau séparé sans défaut doit également être détectée et donner lieu au découplagede la centrale.



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2.4. DIFFÉRENTS TYPES DE PROTECTION HTAOn retiendra cinq types de protections :

Type deprotection

Fonction

à assurer

Type 1.1 Type 1.2 Type 1.3 Type 1.4 Type 1.4modifié

Type 1.5pour mémoire

variante dutype 1.2

Détection desdéfautsmonophasésHTA

Max de V0instantanée

10% Vn

Max de V0temporisée à

t0 + 0,5 seconde10% Vn









Détection desdéfautspolyphasés

Mini de Uinstantanée

85% Um


85% Um

Mini de Utemporisée à

t1 + 0,5 seconde85% Um






t1 + 0,5 seconde

85% Um

Télé découplage Télé découplage


85% Um


85% Um








t1 + 0,5 seconde 85% Um

Marche enréseau séparé

Max de Uinstantanée115% Um



Max de Utemporisée à 0,2s

115% Um

Max de Utemporisée à 0,2s

115% Um

Max de Utemporisée à

0,2s115% Um

Mini de finstantanée

47,5 Hz


47,5 Hz


49,5 Hz

Mini de ftemporisée à

t1 + 0,5 seconde47,5 Hz


49,5 Hz

Mini de ftemporisée à

t1 + 0,5 seconde

47,5 Hz

Maxi de finstantanée

51 Hz


51 Hz


50,5 Hz

Maxi de ftemporisée à

t1 + 0,5 seconde51Hz


50,5 Hz

Maxi de ftemporisée à

t1 + 0,5 seconde

51Hz

Protectioncontre les creuxde tension deforte amplitude(perte desynchronisation)

Mini de Uinstantanée25% Um

(dont 2 surdemande duproducteur)


( sur demande duproducteur)


( sur demande duproducteur)


( sur demandedu producteur)



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2.4.1. La protection de découplage type 1-1Cette protection dont l’action est instantanée n’est pas sélective.

Les défauts monophasés qui sont les plus fréquents, seront détectés par le relais à maximum detension homopolaire et provoqueront le déclenchement (éventuellement indésirable) de la centrale.

Cette protection est la plus simple et convient pour toute centrale dont l’effacement de puissanceprovoque des variations de tension inférieure à 1 % et dont le fonctionnement admet de nombreuxdécouplages.

2.4.1.1. Constitution et réglage

Protection de découplageType 1.1 Relais Mesure Réglage Action

Détection des défautsmonophasés Max de V0 V0 10% Vn instantanée

Détection des défautspolyphasés Mini de U 3 tensions

composées 85 % Um instantanée

Mini de U 3 tensionscomposées 85 % Um instantanée

Marche en réseau séparé Max de U 1 tensioncomposée 115 % Um instantanée

Mini de f 1 tensioncomposée 47,5 Hz instantanée

Maxi de f 1 tensioncomposée 51 Hz instantanée

2.4.1.2. Avantages

La protection type 1.1 ne nécessite pas la mise en uvre dun dispositif additionnel pour la miseen Régime Spécial dEssai (R.S.E), puisqu'elle est à action instantanée.

Lalimentation des relais et de la commande du disjoncteur de découplage peut être à courantalternatif et dépendante du réseau, puisque toute disparition de la tension HTA doit entraîner undécouplage instantané.



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2.4.1.3. Inconvénients

• Découplages injustifiés

Laction instantanée des relais de protection provoque un grand nombre dedécouplages injustifiés :

Un défaut monophasé, de faible résistance, affectant un réseau HTA dont leneutre est faiblement impédant (40 Ω à 80 Ω) est susceptible de solliciter laprotection de découplage quel que soit lendroit du défaut. Chaquefonctionnement du disjoncteur shunt provoque le découplage des centraleséquipées dune protection de type 1.1 du même réseau.

Un défaut polyphasé affectant un départ HTA adjacent crée un creux detension susceptible de faire fonctionner la protection à minimum de tensioncomposée.

• Faux couplages

Les risques de faux couplage lors du réenclenchement rapide, sont faibles du faitdu fonctionnement instantané de la protection type 1.1.

Linstallation dun relayage de présence de tension ligne pour différer leréenclenchement ne simpose pas.

Lutilisation du réenclenchement rapide doit néanmoins être précisée auProducteur ou au Client pour être prise en compte dans la conception de lacentrale.

Pour minimiser le risque de dommages aux machines, le concepteur de la centralepeut demander l'installation d'un relayage de présence de tension sur le départ auposte source. Ce relayage est normalement réglé à 20 % de la tension moyenne.Dans le cas d'un départ HTA alimentant une puissance motrice présentant uneinertie importante, ce seuil de détection de la tension en retour doit être porté à60 % de la tension moyenne, car ce niveau de réglage assure alors une quasi-certitude de découplage de la source autonome équipée de protection type 1.1.



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2.4.2. La protection de découplage type 1-2La protection de découplage type 1.2. comporte les mêmes relais de mesure que la protection type1.1, la différence consistant dans la temporisation de laction du relais de tension homopolaire.



Détection des défautsmonophasés Max de U0 V0 10% Vn

temporiséet0 + 0,5 s

Détection des défauts polyphasés Mini de U 3 tensionscomposées 85% Um instantanée


3 tensionscomposées 85% Um instantanée

Max de U 1 tensioncomposée 115% Um instantanée

Marche en réseau séparéMini de f 1 tension

composée 47,5 Hz instantanée


Faux couplage surréenclenchement HTA

Présencetension surdépart HTA

3 tensionssimples issuesdes diviseurscapacitifs

0,2 Vmou0,6 Vm

instantanée

La temporisation du relais de tension homopolaire devra être réglée à une valeur t0 + 0,5 savec :

En réseau à neutre impédant ou à neutre compensé sans usage duréenclenchement rapide, t0 valeur de la temporisation maximale des protectionshomopolaire de départ HTA du poste source soit environ 1 ou 1.9 seconde suivant leposte source.

En réseau à neutre compensé avec usage du réenclenchementrapide, t0 deux fois la valeur de la temporisation la plus élevée des protectionswattmétriques homopolaires + 0,65 seconde (temps maximal de retombée de latension homopolaire au poste source) soit environ 3.2 à 3.6 secondes suivant le postesource.

Le fonctionnement est le même que celui de la protection type 1.1. lors dun défaut polyphasé oudune marche en réseau séparé sans défaut.

En cas de défaut monophasé sur le départ, après ouverture du disjoncteur cest normalement le



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déséquilibre actif et/ou réactif entre les puissances produites et consommées qui entraîne ledécouplage par la détection de la marche en réseau séparé. Le découplage nintervient au termede la temporisation du relais de tension homopolaire quen cas déquilibre entre production etconsommation.

Dans le cas dun départ HTA sur lequel sont effectués des réenclenchements rapides, unrelayage de présence tension devra être installé pour différer la fermeture du disjoncteur dedépart jusqu'à passage de la tension sous 20% Vm.

2.4.2.2. Avantages

• Simplicité

La simplicité de cette protection est pratiquement identique à celle de la protection type 1.1.

Lalimentation auxiliaire des relais de protection et du circuit de commande du disjoncteurde découplage peut être à courant alternatif et dépendante du réseau.

En effet, le relais temporisé associé au relais à maximum de tension homopolaire restealimenté normalement par les tensions BT dun transformateur HTA/BT lors dun défautmonophasé affectant le réseau HTA.

• Diminution du nombre de découplages injustifiés

Par rapport à la protection type 1.1, la diminution du nombre de découplages injustifiés estde lordre de 60 %, due à la sélectivité assurée par la temporisation du relais de tensionhomopolaire.

Il ne subsiste que les découplages injustifiés lors de défauts polyphasés sur les autresdéparts provoquant un creux de tension supérieur à 15 % au point de raccordement de lacentrale.


• Nécessité dun dispositif de mise en Régime Spécial dExploitation (R.S.E)

Le relais de tension homopolaire étant temporisé, un dispositif de mise en R.S.E estnécessaire, pour supprimer cette temporisation lors des travaux sous tension sur le départHTA raccordé à la centrale.

• Protection contre les faux couplages

Si le départ est avec réenclenchement rapide, il est nécessaire dinstaller au disjoncteurHTA du départ un relais présence tension. Ce dernier sera réglé à 20 % ou 60 % de Vm

selon les caractéristiques des charges du départ.

En cas de réenclenchement rapide en HTB, les réglages du relais de fréquence ne permettentpas dassurer à coup sûr le déclenchement de la centrale dans le creux du rapide. Il est alorssouhaitable dutiliser une protection type 1-3.



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2.4.3. La protection de découplage type 1-3Cette protection sera envisagée pour tout projet de production décentralisée. Elle est en effetsélective et dispose dune protection à mini - maxi de fréquence instantanée à seuils resserrés quidoit normalement protéger le réseau de toute marche en réseau séparé.

2.4.3.1. Constitution et réglages


Détection des défautsmonophasés Max de V0 V0 10 % Vn



composées 85% Umtemporiséet1 + 0,5 s

Creux de tension de forteamplitude (désynchronisation) Mini de U 2 tensions

composées 25% Um instantanée

Mini de U 3 tensionscomposées 85% Um

temporiséet1+ 0,5 s

Max de U 1 tensioncomposée 115% Um instantanée



Maxi de f

Mini de U

1 tensioncomposée

1 tensioncomposée

50,5 Hz

25% Um

Instantanée

instantanée




0,2 Vm instantanée

Nota : Deux des trois relais Mini de U 25% sont mis en place sur demande du Producteur, lerelais raccordé entre les mêmes phases que le relais de fréquence assure le découplage endessous du domaine de fonctionnement en tension de ce dernier.

La sélectivité avec le plan de protection HTA est assurée par la temporisation des relais àmaximum de tension homopolaire et minimum de tension composée.Le découplage est assuré, après ouverture du disjoncteur du départ HTA, par la détectioninstantanée de la marche en réseau séparé, décelable par une variation de la fréquence.

Pour assurer une détection rapide, les seuils du relais de fréquence sont resserrés à 49,5 Hz et50,5 Hz. Le relais doit avoir un temps de réponse maximal de 175 ms et avoir une insensibilitéaux régimes transitoires et à la baisse de tension jusquà une tension supérieure de 20 % de Um.

Un relais mini tension instantané 25% est nécessaire pour assurer le découplage en cas de



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baisse importante de la tension de mesure de la fréquence.

2.4.3.2. Avantages

• Suppression presque totale des découplages injustifiés.

• Coût de mise en uvre modéré par rapport à la protection type 1.4.2.4.3.3. Inconvénients

• Le réglage à 49,5 Hz provoquera le déclenchement instantané de la centrale en cas debaisse de fréquence généralisé consécutif à un déficit de production.

• La protection nécessite :

une alimentation auxiliaire à courant continu. un dispositif de mise en Régime Spécial dExploitation (R.S.E).

• Le choix dune protection type 1-3 rend nécessaire linstallation au poste source dunrelayage de présence de tension. Ce relayage doit être réglé à 20 % de Vm.

• Le réglage à 60 % nest pas compatible avec la temporisation du relais à minimum detension réglé à 85 % Um.

2.4.3.4. Utilisation et restrictions d’emploi

La présence dune détection de fréquence à seuils resserrés (49,5 Hz et 50,5 Hz) permetlutilisation de la protection 1.3 sur les réseaux HTA soumis à des réenclenchements rapideseffectués sur lalimentation HTB du poste source.

Lutilisation dun relayage de présence de tension réglé à 20 % de Vm sur un départ alimentantprincipalement des machines tournantes a pour inconvénient de différer les réenclenchementsrapides. La protection type 1.3 ne peut donc être retenue et on lui préférera la protection type1-4 modifié.



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2.4.4. La protection de découplage type 1-4Cest, avec la protection de type 1.4 modifié, la protection la plus performante. Elle sera retenuepour les centrales de production nécessitant un niveau élevé de fiabilité et de rapidité dedécouplage. Cest le cas notamment des centrales de puissance supérieure à 1 MW et nonmarginales.La protection de découplage type 1.4 comporte une protection de base de télé découplage et une protection complémentaire à relais de tension.


Protection de découplage

Type 1.4

Protection de base Télé découplage instantané

Protection complémentaire Relais Mesure Réglage Action

Détection des défautsmonophasés Max de V0 V0 10 % Vn


Détection des défauts polyphasés Mini de U 3 tensionscomposées 85% Um


Creux de tension de forteamplitude (désynchronisation) Mini de U 3 tensions

composées 25 % Um instantanée

Mini de U 3 tensionscomposées 85 % Um


Max de U 1 tensioncomposée 115 % Um

temporisée0,2 s


composée 47,5 Hz temporiséet1 + 0,5 s

Maxi de f 1 tensioncomposée 51 Hz temporisée

t1 + 0,5 s

Nota : Les relais Mini de U 25% sont mis en place sur demande du Producteur.2.4.4.2. Réalisation du télé découplage

Il est constitué de façon à ce que toute ouverture dun disjoncteur alimentant le départ duProducteur entraîne louverture de lappareil de découplage avec comme seul retard les tempsde réponse de la transmission dordre et de lappareil de découplage. (temps total inférieur à0,15 seconde)Lordre de télé découplage est élaboré par utilisation des positions des disjoncteurs du postesource tel que précisé ci-après.



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Principe de l’asservissement aux disjoncteurs du poste source

La formation de lordre télé découplage doit être assurée même en cas de consignation dun desorganes. Lutilisation des ordres sortis par les protections de départ, de transformateur et demasse tableau est à éviter, sa réalisation étant plus compliquée et présentant une moindrefiabilité.

Le télé découplage est assuré en utilisant un circuit spécialisé de télécommunication ou uneliaison en câble pilote comportant à chaque extrémité une protection contre les surtensions50 Hz et un équipement de transmission dordre assurant également la surveillance du circuit.

Dans le cas où plusieurs centrales seraient raccordées à un même départ, il est possible deréaliser une liaison en multipoint unidirectionnelle à partir dun seul équipement au poste source.

La défaillance de la liaison dasservissement ou sa mise hors service pour des raisonsdexploitation doit donner lieu à émission d'une alarme et provoquer automatiquement lasuppression de la temporisation de la protection complémentaire. Dans cette situation dégradée,le découplage de la centrale est assuré, par la protection de secours du type 1.1.

2.4.4.3. Avantages

Par rapport à la protection type 1.3, le type 1.4 présente les avantages suivants :• absence de contrainte lors des travaux sous tension car absence de commutateur de mise

en R.S.E,

• absence de découplage inopportun lors dune baisse générale de la fréquence,

• découplage rapide sans attente de variation de la fréquence ou de la tension. La rapidité de découplage présente également de lintérêt pour le Producteur Client car lareprise des charges de son installation par la centrale de production seffectue alors que lafréquence a encore peu varié.

• découplage assuré en labsence de variation de la fréquence ou de la tension,



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• suppression presque totale des découplages injustifiés.2.4.4.4. Inconvénients

La protection nécessite :

• une alimentation auxiliaire à courant continu.

Cette protection performante présente un coût détablissement et dexploitation plus importantcar elle nécessite une adaptation du contrôle commande au poste source et lutilisation duneliaison permanente de transmission entre le poste source et le site.

2.4.4.5. Utilisation et restriction d’emploi

Dans le cas dutilisation du réenclenchement rapide HTB, le recours à la protection type 1-4modifié simpose.

La présence dun DRR en amont du raccordement de la centrale interdit lutilisation de cetteprotection.



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2.4.5. La protection de découplage type 1-4 modifiéCest, avec la protection de type 1.4, la protection la plus performante. Elle sera retenue pour lescentrales de production de puissance supérieure à 1 MW et non marginales raccordées à un réseauHTA issu dun réseau HTB équipé de réenclencheurs rapidesLa protection de découplage type 1.4 modifié comporte une protection de base de télédécouplage et une protection complémentaire à relais de tension. La différence avec la protection1.4 réside dans les deux relais de fréquence dont les seuils ont été resserrés et laction rendueinstantanée.


Protection de découplage

Type 1.4 modifié

Protection de base Télé découplage

Protection complémentaire Relais Mesure Réglage Action

Détection des défautsmonophasés Max de V0 V0 10% Vn temporisée

t0 + 0,5 s


composées 85 % Umtemporiséet1 + 0,5 s

Creux de tension de forteamplitude (désynchronisation) Mini de U

3 tensionscomposées 25 % Um instantanée

Mini de U 3 tensionscomposées 85 % Um


Max de U 1 tensioncomposée 115 % Um

temporisée0,2 s



Maxi de f 1 tensioncomposée

50,5 Hz instantanée


2.4.5.2. Avantages

• Son intérêt réside dans lutilisation du critère fréquencemétrique pour la détection de lamarche en réseau séparé HTB.

• Absence de contrainte lors des travaux sous tension car absence de commutateur de miseen R.S.E

• Découplage rapide sans attente de variation de la fréquence ou de la tension.



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• Découplage fiable en labsence de variation de la fréquence ou de la tension.

• Suppression presque totale des découplages injustifiés2.4.5.3. Inconvénients

• Découplage inopportun lors dune baisse générale de la fréquence.

• La protection nécessite :

une alimentation auxiliaire à courant continu,

des transformateurs de tension de classe protection afin de fiabiliser la mesurepar le relais de fréquence et de tension pour des valeurs très faibles detension,

Cette protection performante est coûteuse et nécessite une adaptation du contrôle commandeau poste source.

2.4.5.4. Utilisation et restrictions d’emploi

Elle sera utilisée en place dune protection de type 1.4 lorsque lalimentation HTB sera soumise àdes réenclenchements rapides.

Lexistence dun DRR en amont du raccordement de la centrale interdit lutilisation de cetteprotection.



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2.4.6. La protection de découplage type 1-5La protection de découplage type 1.5. comporte les mêmes relais de mesure que la protection type1.2, la différence consistant dans la temporisation de laction du relais à mini de tensionscomposées et du relais de fréquence.



Détection des défautsmonophasés Max de U0 V0 10% Vn


Détection des défauts polyphasés Mini de U 3 tensionscomposées 85% Um temporisée

t1 + 0,5 s

Mini de U 3 tensionscomposées 85% Um


Max de U 1 tensioncomposée 115% Um

instantanée


composée 47,5 Hz temporisée 0,5 s

Maxi de f 1 tensioncomposée 51 Hz temporisée

0,5 s

Creux de tension de forte amplitude(désynchronisation) Mini de U

3 tensionscomposées 25 % Um instantanée




0,2 Vnou0,6 Vn

instantanée


La temporisation du relais mini de U 85% est réglée à une valeur t1 + 0,5 s avec t1 égal à la plusforte temporisation des protections de phase des départs HTA du poste.

Cette variante de la protection type 1.2 est adaptée aux départs sans réenclenchement dans lescas rares où la rapidité de découplage nest pas essentielle.

En cas de défaut monophasé sur le départ, après ouverture du disjoncteur cest normalement ledéséquilibre actif et/ou réactif entre les puissances produites et consommées qui entraîne ledécouplage par la détection de la marche en réseau séparé. Le découplage nintervient au termede la temporisation du relais de tension homopolaire quen cas déquilibre entre production et



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consommation.

Dans le cas dun départ HTA sur lequel sont effectués des réenclenchements lents, un relayagede présence tension pourra être installé à la demande du producteur pour différer la fermeturedu disjoncteur de départ jusqu'à passage de la tension sous le seuil de 20% Um.

2.4.6.2. Avantages

• Diminution du nombre de découplages injustifiés

Par rapport à la protection type 1.2, les temporisations proposées empêchent lesdécouplages injustifiés lors de défauts éliminés par les protections des autres départs ainsique lors de défauts polyphasés sur le réseau HTB.


• Nécessité dune source auxiliaire à curant continu La temporisation des relais de détection des défauts polyphasés nécessite une alimentationauxiliaire indépendante du réseau du type ensemble batterie +chargeur.

• Nécessité dun dispositif de mise en Régime Spécial dExploitation (R.S.E)

Le relais de tension homopolaire, le relais de fréquence et les relais à minimum de tensionétant temporisés, un dispositif de mise en R.S.E est nécessaire, pour supprimer cestemporisations lors des travaux sous tension sur le départ HTA raccordé à la centrale.

En cas de réenclenchement rapide en HTB, les réglages du relais de fréquence ne permettent pasdassurer à coup sûr le déclenchement de la centrale dans le creux du rapide. Il est alorssouhaitable dutiliser une protection type 1-3.



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2.5. DIFFÉRENTS TYPES DE PROTECTION BTOn retient trois types de protections utilisables pour certaines installations raccordées au réseaupublic HTA et pour celles raccordées au réseau public BT :

Protections de découplageBT Type 2.1 Type 2.2 Sectionneur automatique

DIN VDE 0126

Détection des défautsmonophasés HTA Non réalisée Non réalisée Non réalisée

Séparation du réseau amont Max impédance raccordementamont

Z rac < 1,25 puis 1,75Ω

∆Z rac < +0.5 Ω

Temporisée

5 secondes

Détection des défautspolyphasés

Mini de V

instantanée85% Vm

Mini de V

instantanée85% Vm

Mini de V

instantanée85% Vn

Mini de V

instantanée85% Vm

Mini de V

instantanée85% Vm

Mini de V

instantanée85% Vn

Marche en réseau séparé

Max de V instantanée110% Vm

Max de V instantanée110% Vm

Max de V instantanée110% Vn

Mini de f instantanée49,5 Hz

Mini de f instantanée49,5 Hz

Mini de f instantanée49.8 Hz

Maxi de f instantanée50,5 Hz





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2.5.1. La protection de découplage type 2-1Cette protection de découplage dont laction est instantanée doit pouvoir déceler les différentstypes de défaut survenant sur le réseau BT et sur le réseau HTA dont est issu le réseau à bassetension.Faute daccès à la tension homopolaire HTA et de signification de la tension homopolaire BT,elle ne comporte que des relais de surveillance de la fréquence et de la tension BT au point deraccordement du producteur. Ceci suppose que la variation de ces grandeurs qui résulte dupassage en réseau séparé soit suffisamment rapide et importante pour se traduire par undécouplage quasi instantané.



Détection des défautspolyphasés Mini de V 3 tensions

simples 85 % Vm instantanée

Mini de V 3 tensionssimples 85 % Vm instantanée

Marche en réseau séparé Max de V 1 tensionsimple 110 % Vm instantanée

Mini de f 1 tensionsimple 49,5 Hz instantanée

Maxi de f 1 tensionsimple 50,5 Hz instantanée

2.5.1.2. Restrictions d’emploi

Les protections de type 2.1 sont réservées aux installations comportant moins de 250 kVA degénérateurs électriques et ne disposant pas de transformateurs de mesure de la tension HTA.Pour garantir un découplage rapide, la condition suivante sur les puissances des sources équipéede protection de type 2 raccordées sur le départ HTA doit être respectée :

Pmin départ > 2 Σ PG type2

avec :

Pmin départ Puissance minimale appelée par le départ y compris celle de linstallation du client

Σ PG type2 Somme des puissances maximales pouvant être fournies par les installations deproduction couplées sur le départ dotées de protection de type 2.

Compte tenu de lincertitude liée à létablissement du bilan des puissances, les installations dont la



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puissance sera inférieure à 100 kVA pourront être équipées dune protection de type 2.2.2.5.1.3. Avantages


Lalimentation des relais et de la commande du disjoncteur de découplage peut être à courantalternatif et dépendante du réseau, puisque toute disparition de la tension BT doit entraîner undécouplage instantané.


Laction instantanée des relais de protection peut occasionner certains découplages injustifiés,par exemple lors du creux de tension accompagnant un défaut polyphasé affectant un départHTA adjacent.Des faux couplages lors du réenclenchement rapide, sont possibles du fait de labsence dedétection homopolaire HTA. Cependant linstallation dun relayage de présence de tension lignepour différer le réenclenchement ne simpose pas, mais la possibilité de réenclenchement rapidedoit être précisée au Producteur pour prise en compte dans la conception de la centrale



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2.5.2. La protection de découplage type 2-2Cette protection de découplage est une version simplifiée de la protection 2.1 pour les sites detrès faible puissance.Elle ne comporte que des relais de surveillance de la tension BT au point de raccordement duproducteur.




simples 85 % Vm instantanée

Mini de V 3 tensionssimples 85 % Vm instantanée

Marche en réseau séparé Max de V 1 tensionsimple 110 % Vm Instantanée

2.5.2.2. Avantages


Lalimentation des relais et de la commande du disjoncteur de découplage peut être à courantalternatif et dépendante du réseau, puisque toute disparition de la tension BT doit entraîner undécouplage instantané.


Laction instantanée des relais de protection peut occasionner certains découplages injustifiés,par exemple lors du creux de tension accompagnant un défaut polyphasé affectant un départHTA adjacent.Les risques de faux couplage lors du réenclenchement rapide, sont accrus par labsence desurveillance de la fréquence.



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2.5.3. Le sectionneur automatique selon DIN VDE 0126Cette protection de découplage est incorporée à un sectionneur automatique ou à unonduleur de puissance inférieure ou égale à 4.6 kW ou 5 kW crête dans le cas duneinstallation photovoltaïque. Elle doit pouvoir déceler les différents types de défautsurvenant sur le réseau dalimentation BT et sur le réseau HTA dont est issu le réseau àbasse tension.


Type DIN VDE 0126 Relais Mesure Réglage Action

Séparation du réseau amont Max de Z

Max de ∆Z

impédanceraccordementamont

1,25Ω au couplagepuis 1.75 Ω

+ 0.5Ω

Temporisée

5 secondes

Détection des défautspolyphasés Mini de V tension simple 85 % Vn instantanée

Mini de V tension simple 85 % Vn instantanée

Marche en réseau séparé Max de V tension simple 110 % Vn instantanée

Mini de f tension simple 49,8 Hz instantanée

Maxi de f tension simple 50,2 Hz instantanée

2.5.3.2. Avantages

Cette protection incorporée à léquipement est mise en service sans intervention du distributeur,mais nécessite une homologation qui doit être attestée par le fabricant. La présence de la fonctionsurveillance de limpédance amont permet son raccordement sur linstallation intérieure sansdisposition complémentaire de surveillance de la liaison au réseau amont. Cette protection est réglée, testée en usine par le fabricant et nest pas modifiable sur site.Elle assure en outre le contrôle de lisolement de la partie à courant continu avant couplage auréseau, la protection contre les contacts indirects de la partie à courant continu du générateur(différentiel haute sensibilité en courant continu et alternatif) ainsi que la fonction détection delinjection vers le réseau de distribution de courant continu (seuil 1A).



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Laction instantanée des relais de protection peut occasionner certains découplages injustifiés, parexemple lors du creux de tension accompagnant un défaut polyphasé affectant un départ HTAadjacent.Les découplages ou refus de couplage sont possibles sur les réseaux BT long conduisant à uneimpédance totale de raccordement (réseau + installation intérieure) > 1,25 Ω. Le dιcouplage peutaussi être consécutif à un défaut interne au générateur. Les causes des déclenchements sontsignalées en face avant du sectionneur.

2.6. CRITÈRES DE CHOIXLe choix dune protection de découplage incombe au Producteur. Celui-ci doit prendre en compteoutre la recherche de performance économique de son projet de production, sa compatibilité avecles impératifs techniques de fonctionnement de son raccordement et de la desserte des autresutilisateurs du réseau.Chaque projet de production implique donc une concertation, qui débute par la remise du projet duProducteur et la réponse du Distributeur qui donne son accord ou signifie les impératifs techniquesnon pris en compte.

Les impératifs techniques du distributeur visent au maintien de :

• la performance du plan de protection coordonné,

• la contribution de linstallation de production au fonctionnement du système électrique et à sonéconomie

• du niveau de qualité de desserte des utilisateurs du réseau.

2.6.1. Arbres de décisionPour éclairer les impératifs techniques évoqués précédemment, les installations de productionraccordées en HTA peuvent être classées en 4 niveaux de puissance :

• Les centrales de puissance totale installée inférieure ou égale à 250 kVA.

• Les centrales de puissance maximale productible inférieure à 1 MW.

• Les centrales de puissance maximale productible supérieure ou égale à 1 MW et inférieure à10 MW.

• Les centrales de puissance productible supérieure ou égale à 10 MW.

Les protections possibles sont indiquées aux extrémités des branches des arbres de décision.



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2.6.3.1. Centrales de puissance totale installée inférieure ou égale à 250 kVA

2.2 2.1

sectionneurDIN VDE 0126

Non

Oui

P max < 5 kVA

2.22.1

Total des productions avecprotection de type 2 < 0.5 x

consommation mini du départHTA

1.1

2.1

Non

Oui

36 < P max < 100 kVA

5 < P max < 36 kVAOui

Non

NonOui

2.1



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2.6.3.2. Centrales de puissance inférieure à 1 MW

Pour ce niveau de puissance, on retiendra préférentiellement une protection sans liaison de télédécouplage.

1.3

Non

OuiRisque de maintiendu réseau séparésur ouverture de

disjoncteur HTB, postesource ou DRR

Seuil de fréquenceresserré

limiter lesintempestifs



ne pas perdre lesproducteurs en

dessous de 49.5 Hz

le relais de présencetension 0,2Vm surdépart industriel

ralentit les RR HTA

Disjoncteur shuntou Neutre compensé

1.21.3

1.2

Oui

Non

Processus sensibleOui


1.11.21.3

1.21.3

1.11.2

Non

Non

Oui

Départ prioritaire

Départ industrielOui

Non

Non

Oui





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2.6.3.3. Centrale de puissance installée supérieure ou égale à 1 MW et inférieure à10 MW

Non

Oui Risque de maintiensur ouverture disjoncteurposte source avec relais

49,5-50,5 Hz

Risque de maintiendu réseau séparésur ouverture de

disjoncteur HTB avecrelais 47,5-51 Hz

Production nonmarginale

1.4

1.3

1.4

Non

Oui

Oui

Non

1.4 mod

1.4 mod

pour limiter lesintempestifs



pour ne pas perdreles producteurs endessous de 49.5 Hz

le relais de présencetension 0,2 Vm surdépart industriel

ralentit les RR HTA

49,5 - 50,5 Hzsuffisante

Télédécouplageobligatoire

Télédécouplageobligatoire

le relais de présencetension 0,2 Vm surdépart industriel

ralentit les RR HTA

49,5 - 50,5 Hz ou Télédécouplage obligatoire

47,5 - 51 Hzencore possible

Resserrer les relais de fréquenceà 49,5-50,5 Hz,

pour garder legroupe en cas debaisse généraliséede la fréquence


Non

Oui


1.21.31.4

1.21.4

Oui

Non



1.11.21.31.4

1.21.31.4

1.11.21.4

NonOui

Non

Départ prioritaire


Non

Non

Oui


Non


Risque de maintiensur ouverture disjoncteurposte source avec relais

49,5-50,5 Hz

Risque de maintiensur ouverture disjoncteurposte source avec relais

47,5-51 Hz

1.31.4

Oui

Non

Non

La protection de type 1.4 est souhaitable pour une centrale non marginale car on souhaite un découplagerapide sans risque de découplage injustifié et conserver la production en cas de baisse généralisée dela fréquence.



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2.6.3.4. Centrale de puissance installée supérieure ou égale à 10 MW

Pour ce niveau de puissance, on retiendra préférentiellement une protection avec liaison de télédécouplage pour obtenir un découplage rapide sans risque de découplage injustifié et dans lamesure du possible le maintien de la production en cas de baisse généralisée de la fréquence.

Non

Oui

Production nonmarginale

1.4

Non

Oui

1.4 mod.Oui

1.4

Risque de maintiensur perte HTB avecrelais 47,5 - 51 Hz

limiter lefonctionnement en

réseau HTB séparé enresserrant l’écart ∆f

garder le groupeen cas de baissegénéralisée de la

fréquence



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2.7. INSERTION DES PROTECTIONS DE DÉCOUPLAGE2.7.1. Dispositions pratiquesLa protection de découplage doit être installée dans le poste de livraison ou à proximité immédiate.Dans tous les cas, elle est accessible en permanence au Distributeur pour les besoins delexploitation du réseau de distribution, notamment laccès à la clé du R.S.E.

Les réglages des relais et les raccordements correspondant à la protection de découplage doiventêtre rendus inaccessibles au Producteur ou au Client. A cet effet, les boîtiers de relais oulensemble des tiroirs modulaires, ainsi que leurs bornes de raccordement sont normalementplacés dans un coffret fermé et scellé par le Distributeur.

La face avant de ce coffret est de préférence vitrée pour permettre au Producteur ou au Client deconnaître létat de la protection, consulter les réglages et le cas échéant interroger les protections.

2.7.1.1. Spécifications des circuits de mesure des protections de type 1

Un jeu de trois transformateurs de tension Un //

3100 3

Volt est nécessaire à lalimentation

des protections de découplage de type 1, il peut moyennant une séparation des circuits et dans lalimite des puissances de précision être utilisé pour alimenter les comptages de livraison et undispositif de synchro couplage.Exemple :

• Circuit 1

la protection de découplage : à partir des tensions simples :

le relais à maximum de tension homopolaire,

à partir des tensions composées :

les relais à mini-maxi tension composée,

les relais à mini-maxi fréquence.

• Circuit 2

les comptages dénergie et les éventuels systèmes de télémesures,

le dispositif éventuel de mesure de la qualité de fourniture (IQF, qualimètre.....),

• Circuit 3

la référence de la tension réseau destinée au Producteur (synchro-coupleur,.....).

• Les transformateurs de mesure doivent être raccordés coté réseau en amont delappareil de protection générale NF C 13-100.



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• La puissance de précision des réducteurs de mesure doit être adaptée à lapuissance apparente totale des circuits ci-dessus. Un bilan est indispensable.

• Les 3 circuits doivent être séparés, identifiés et protégés de façon indépendantepar des fusibles de courbe gI.

• La protection de découplage doit être équipée de dispositifs permettant lessai sursite des relais et des circuits et le cas échéant des temps de déclenchement, cesdispositifs sont scellés par le Distributeur. (boites dessai tension,déclenchement.).

Dans la mesure du possible, il est préférable dinstaller des transformateurs de tensionà doubles enroulements secondaires. Une seconde cellule équipée de 3transformateurs de tension, contiguë à la cellule TT comptage peut être égalementinstallée.


Les circuits de mesure des protections de type 2 peuvent être raccordés :- soit sur les circuits de comptage, en amont de lappareil général de commande et

protection (AGCP), ils sont alors réalisés en classe 2 (double isolement), protégés par fusiblesHPC et rendus inaccessibles au client ou au producteur.

- soit en aval de lappareil général de commande et protection (AGCP), sur linstallationintérieure de lutilisateur, ils sont alors protégés comme les circuits dutilisation, conformément aurégime de neutre de linstallation.La prise de mesure en aval de lappareil de commande et de protection doit être accompagnée dedispositions complémentaires de façon à détecter la séparation de linstallation consécutive à uneouverture de lappareil général de commande et de protection et éviter tout renvoi de tension delinstallation vers le réseau.

2.7.1.3. Alimentations auxiliaires de la protection de découplage

Suivant le type de protection de découplage, l'alimentation des relais et circuits de déclenchementsera assurée depuis linstallation intérieure du client de façon suivante:

• Les relais et circuits de déclenchement des protections de type 1.1 et 1.2 ainsi que 2.1 et 2.2peuvent être alimentées par une tension simple alternative 230 V issue dun transformateurde puissance HTA/BT raccordé en amont de lappareil de découplage.

Cette alimentation ne doit pas être affectée par un défaut monophasé survenant sur le réseauHTA.

• Les relais et circuits de déclenchement des protections de type 1.3, 1.4, 1.4 modifié et 1.5modifié doivent être alimentées par une source indépendante du réseau, tel un ensembleredresseur batterie, commune ou non avec celle de la protection NF C 13-100.

Les batteries de démarrage des groupes de production sujettes à des baisses importantes detension ne peuvent être utilisées pour lalimentation auxiliaire des relais de protection.



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2.7.2. Coordination entre protections de découplage et d’installationLa protection de découplage nest pas toujours sélective par rapport aux protections delinstallation. En effet par son action instantanée, la protection de découplage peut réagir plusrapidement que la protection générale voire une protection divisionnaire et parfois assurerlélimination de certains défauts disolement de linstallation située en aval du point de découplage.Le non signalement dun défaut disolement peut savérer dommageable pour linstallation commepour la qualité dalimentation des utilisateurs du réseau car il sera nécessairement suivi demultiples remises sous tension de la partie dinstallation en défaut par action soit dun opérateur oude lautomate de reprise ou de couplage.Compte tenu des conséquences néfastes pour le réseau et les installations raccordées en HTA etBT, il faut mettre en uvre les dispositions pour informer lutilisateur de la présence dun défaut etempêcher laction de lautomate de reprise de service ou de couplage en utilisant soit linformationinstantanée de défaut issue de la protection générale (ou dune autre protection), soit toute autredisposition équivalente (contrôle disolement préalable au couplage au réseau).

Réciproquement, la protection de découplage nest pas sollicitée par le plus grand nombre desdéfauts détectés par les protections internes à linstallation, notamment ceux détectés par laprotection générale et pouvant être maintenus par sa source de production. Il appartient auproducteur de prendre les dispositions complémentaires pour assurer lélimination de ces défautspar découplage de la source ou fonctionnement de protections divisionnaires.

2.8. CHOIX DES RELAISLes relais de protection de découplage ainsi que la protection NF C 13-100 doivent être dun typeautorisé demploi par le Distributeur. La liste des relais autorisés demploi est mise à jourconformément à la procédure décrite dans le chapitre B 88.11 du GTDE.

Il existe deux familles de matériel :

• Les protections électromécaniques ou électroniques ne disposant pas de moyendautocontrôle.

Les protections NF C 13-100 et de découplage sont nécessairement distinctes.

• Les protections de type numérique disposant de moyen dautocontrôle ( dit chien de garde ).

Les protections NF C 13-100 et de découplage peuvent être distinctes ou partager la mêmelogique de traitement et être intégrées dans un boîtier commun voire être redondantes.Dans tous les cas, la défaillance détectée dune protection doit être signalée localement etalarmée pour que cette situation rare mais grave puisse donner lieu à une action rapide etadaptée.La convention dexploitation précise le circuit des échanges dinformation et les actions àmener entre Producteur et Distributeur (devoir dinformation mutuelle, les actions à mettre enuvre ).

2.9. APPAREILLAGE DE COUPLAGE / DÉCOUPLAGE2.9.1. GénéralitésLa protection de découplage, lors dune anomalie externe à linstallation, doit séparer la centrale



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de production du réseau de distribution publique. Elle commande à cet effet louverture dunorgane de coupure qui est désigné par appareil de découplage .

Les appareils suivants peuvent être utilisés dans la limite de leur capacité de vitesse etdendurance :

• disjoncteur HTA,

• combiné interrupteur - fusibles HTA,

• contacteur HTA,

• disjoncteur BT,

• contacteur BT.2.9.2. Choix de l’appareilLappareil de découplage doit pouvoir :

• tenir le courant maximal de court-circuit fourni par la centrale de production pendant le tempsde réponse de la protection de découplage,

• le couper à lissue de ce temps,

• tenir le courant de court-circuit correspondant à la PCC maximale du réseau au point delivraison.

Le temps de réponse à un ordre douverture (entre la coupure de la tension sur la bobinedouverture et louverture des contacts) doit être au plus égal à 100 ms pour les appareils HTA et à50 ms en BT.

Le choix doit également prendre en compte la fréquence des manuvres de découplage(motivées par lexploitation courante et par le fonctionnement des protections).

Pour éviter tout risque de renvoi de tension de linstallation vers le réseau, la fermeture delappareil de découplage ne doit pas être possible en labsence de tension sur le réseau, le caséchéant, elle doit être verrouillée par un contact du relais auxiliaire de découplage.2.9.3. EmplacementLappareil de découplage est généralement distinct de lappareil de protection générale HTAprescrit par la norme NF C 13-100 ou de lappareil général de protection et de commande (AGCP)des branchements BT à puissance surveillée relevant de la norme C14-100.Pour les installations BT < 36 kVA alimentées par un branchement basse tension à puissancelimitée(tarif bleu) , lappareil de découplage est toujours distinct du disjoncteur de branchement.Lemplacement de lappareil de découplage doit être tel que son ouverture :

- garantisse la séparation entre linstallation de production et le réseau du Distributeur,- soit sans effet sur lalimentation par le réseau des circuits de mesure du comptage,- soit sans effet sur lalimentation par le réseau des relais de mesure de la protection de

découplage.Lappareil de découplage est généralement unique.Cependant lorsquil y a sur un site plusieurs tranches de production, il est possible de faire agir la



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protection de découplage sur plusieurs appareils de coupure pour séparer du réseau ungénérateur ou une partie d'installation alimentée par un ou plusieurs générateurs. Si ces appareilsne sont pas tous situés dans le même local que le poste de livraison ou dans un local contigu, ilfaut s'assurer des procédures ou dispositions constructives pour la réalisation des vérifications defonctionnement de ces appareils. (circuits de retour de position, consignation ou enregistreurd'état...).

2.10. CHAÎNE DE DÉCOUPLAGELa chaîne de découplage comporte :

• la chaîne de contact de la protection de découplage

• le relais auxiliaire de découplage

• la liaison entre le relais auxiliaire et la bobine de déclenchement

• la bobine de déclenchement

Le relais auxiliaire de découplage a pour rôle :

• dadapter le pouvoir de coupure du contact aux caractéristiques de la bobine douverture delappareil de découplage, en particulier dans le cas où cet appareil serait un contacteur

• éventuellement, de commander plusieurs appareils de découplage

• éventuellement, de délivrer un acquit au retour des conditions normales du réseau

• Il doit avoir un temps de réponse au déclenchement inférieur ou égal à 30 ms.

En général, le relais auxiliaire et la bobine de déclenchement doivent fonctionner à manque detension, que lalimentation auxiliaire soit à courant alternatif ou à courant continu. Sur demandeexpresse du gestionnaire de linstallation de production, le Distributeur peut accepter le recours àune logique de déclenchement à émission de tension lorsque les dispositions proposéespermettent de garantir la disponibilité de la protection en cas de panne dun auxiliaire. Ledoublement complet de la fonction protection de découplage à émission de tension (relaisauxiliaire, circuits, bobines), issu de deux sources permanentes et indépendantes et mutuellementsurveillées et alarmées, peut convenir, les actions à engager à lapparition dune alarme sont alorsprécisées dans la convention dexploitation.

Si les relais de mesure, la chaîne de contact et le relais auxiliaire de découplage ne sont pasalimentés par la même alimentation protégée (sans autre protection divisionnaire), il convient desassurer que dans tous les cas la logique de fonctionnement à manque tension est maintenue àlégard de chacun des composants et sources mis en uvre.

Le relais auxiliaire de découplage se situe obligatoirement dans larmoire protection dedécouplage.

La liaison entre le relais auxiliaire de découplage et la bobine de déclenchement est constituée



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dun câble dédié sans point de coupure accessible. “ Les circuits d’alimentation et d’ouverturedoivent être également rendus inaccessibles à l’utilisateur (article 435 norme NF C 13-100) ”. Cecia pour but de limiter les risques dintervention intempestive sur cette liaison et donc dedysfonctionnement.

2.11. INHIBITION DE LA PROTECTION DE DÉCOUPLAGELinhibition de laction de la protection de découplage est généralement nécessaire dans les deuxsituations suivantes dinstallations dauto-production, à la fois consommatrices et productrices.

2.11.1. Installations dont la production n’est pas en service permanentEn période darrêt de la production, les charges raccordées en aval de lappareil de découplagepeuvent subir des coupures dalimentation suite au fonctionnement de la protection dedécouplage. Pour éviter ces fonctionnements injustifiés, il est possible, de prévoir linhibition delaction de la protection de découplage lorsque les organes de couplage de toutes les machinesde production sont ouverts.

2.11.2. Installations séparées en deux par l’appareil de découplageLors dune coupure prolongée du réseau de distribution, le client peut vouloir assurerlalimentation de son installation par sa source autonome en délestant si besoin certainescharges. Dans ce cas, laction de la protection de découplage doit être inhibée lors de laséparation complète de linstallation du réseau de distribution, obtenue par ouverture delappareil de sectionnement général.

2.11.3. Réalisation de l’inhibition

La fonction d'inhibition est commandée à émission de tension. Une signalisation sur la protectionde découplage doit obligatoirement être associée à cette fonction. Une alimentation auxiliairepermanente et indépendante du réseau de distribution est nécessaire.En cas de réalisation par relayage, le relais doit être placé dans l'armoire protection dedécouplage. Linhibition doit alors shunter la chaîne des contacts de la protection de découplageafin d'assurer une surveillance du bon état de fonctionnement du relais auxiliaire de découplage.Pour éviter toute remise sous tension même involontaire du réseau public par linstallation et legénérateur, linhibition doit intervenir après séparation du réseau de linstallation de production etdoit disparaître avant toute liaison au réseau de la partie dinstallation séparée. La commande delinhibition est assurée par un circuit issus des contacts répétiteurs de position des appareilsassurant la séparation ou par un dispositif de sûreté équivalente.

2.12. COUPLAGE

Lorgane de couplage peut être différent de lappareil de découplage.

Après fonctionnement de la protection de découplage, le couplage de la centrale ne doit êtreengagé quaprès retour aux conditions normales dalimentation du site pendant un temps (tsecondes) à déterminer pour échelonner les opérations de couplage et quen absence de défautdisolement sur linstallation.



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Le retour aux conditions normales de tension est généralement initialisé par un contact travail du relais auxiliaire de découplage.

2.13. LA PROTECTION GÉNÉRALE NF C 13-100

2.13.1. Principes générauxCette protection sintègre dans le plan de protection coordonné décrit précédemment.Elle est destinée à éliminer les défauts affectant linstallation des utilisateurs du réseau HTA et estdonc adaptée au régime de neutre du réseau de distribution et naturellement aux caractéristiques delinstallation. Ses conditions de mise en uvre sont définies par la norme NF C 13-100.

2.13.2. Protection générale d’une installation sans moyen deproduction

La protection générale est constituée par un combiné interrupteur - fusibles HTA ou par undisjoncteur HTA selon lintensité de base de linstallation.Lintensité de base IB est égale à la somme des courants assignés de tous les appareils - y comprisles transformateurs - alimentés directement à la tension du réseau d’alimentation ”.

• La protection par interrupteur - fusibles HTA est autorisée pour une intensité de base inférieure à45 A.

• La protection par disjoncteur est assurée par deux relais à maximum dintensité de détection desdéfauts polyphasés, complétés le cas échéant, par un relais à maximum dintensité homopolairepour la détection des défauts monophasés et dans le cas dun raccordement à un réseau enrégime de neutre compensé par un relais à maximum de puissance active homopolaire

La norme NF C 13-100 précise que le réglage des relais doit être tel que le courant minimal de courtcircuit dans linstallation (0,8 Iccbi minimal) provoque le fonctionnement du dispositif de protection dansun temps permettant dassurer une sélectivité satisfaisante avec la protection du réseau dedistribution et que toute la mesure du possible les appels de courant résultant de la mise sous tensiondes installations ne doivent pas provoquer le fonctionnement intempestif du dispositif de protection.

Ces deux conditions sont satisfaites si le courant de réglage est égal ou inférieur à la plus petite desdeux valeurs suivantes 0,8 Iccbi minimal et 5 ou 8 IBLélimination du courant de court-circuit doit, en règle générale, être effectuée en 0,2 seconde auplus.

2.13.3. Protection générale d’une installation équipée d’une centralede production

La protection générale NF C 13-100 a pour vocation de fonctionner pour des défauts affectantlinstallation et ne doit pas fonctionner pour des défauts affectant le réseau de distribution publique.

La présence dune installation de production couplée au réseau naffecte pas les courants de défautmonophasé HTA, mais elle modifie la valeur et la circulation des courants de défaut polyphasé.

Lors dun défaut polyphasé en réseau, la contribution de la centrale au courant de défaut estillustrée par le schéma suivant.



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IccG

IccG + IccHTA

IccHTA

Installationclient

Ce courant peut dépasser le seuil de la protection à maximum de courant de phase et provoquer lefonctionnement intempestif de cette protection et la coupure dalimentation électrique dune partieou la totalité de linstallation du client.

2.13.3.1. Choix et réglage de la protection maximum de courant de phase

Quatre grandeurs électriques doivent être prises en compte pour déterminer le choix et le réglagede la protection :

• IB : somme des courants assignés des appareils susceptibles dêtre mis sous tension par leréseau (en général les transformateurs). Les transformateurs de groupe mis sous tension parles machines avant couplage de linstallation au réseau HTA ne sont pas à prendre en compte.

• IM : courant maximal physiquement injecté sur le réseau HTA en régime permanent parlinstallation de production

• Iccbi : courant de court-circuit biphasé minimal au point le plus impédant de linstallation HTA duclient, machine(s) de production couplée(s)

• IcctriG : courant de court-circuit triphasé maximal injecté par les machines 100 ms aprèslapparition dun défaut immédiatement en amont de la protection NF C 13-100. Pour unemachine synchrone, il sagit du régime transitoire après défaut.

Le calcul de Iccbi et IcctriG est effectué en considérant :

• la puissance de court-circuit HTB minimale rencontrée quelques semaines par an

• la valeur maximale spécifiée de la réactance de court-circuit du transformateur HTB/HTA à la



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prise médiane

• les tensions assignées primaire et secondaire spécifiées du transformateur HTB/HTA

• les autres installations de production comme découplées du réseau

Le calcul de ces courants de défaut est mené suivant la norme CEI 909 et les modalités données auchapitre GTDE B61-43.

Les règles générales de réglage du relais à maximum dintensité homopolaire sont conservées.

Le réglage Iréglage des relais de phase doit vérifier les conditions suivantes :

Iréglage < 0,8 Iccbi : condition essentielle de sécurité

Iréglage ≥ 5 à 8 IB : évite, dans la mesure du possible, les déclenchements injustifiés à lamise sous tension des charges

Iréglage ≥ 1,3 IM : évite les déclenchements injustifiés en régime permanent

Iréglage ≥ 1,2 IcctriG : évite les déclenchements injustifiés lors dun défaut polyphasé francsur le réseau HTA

Lorsque ces quatre conditions sont simultanément remplies, on retient pour Iréglage la plus grandedes valeurs, soit Max (5 à 8 IB; 1,3 IM ; 1,2 IcctriG).

• Remarque Généralement 1,3 IM < 1,2 IcctriG , sauf pour des moyens de production particuliers, parexemple, raccordés au moyen dune interface électronique.

• Cas particuliers posant problème

5 à 8 IB > 0,8 Iccbi

Il est impératif de privilégier un réglage à 0,8 Iccbi. Le client doit être informé du réglageadopté pour prendre les dispositions de limitation de lappel de courant à la remisesous tension de son installation.

1,2 IcctriG > 0,8 Iccbi

Le réglage impératif qui est de 0,8 Iccbi présente un risque de déclenchementintempestif en cas de défaut polyphasé sur le réseau de distribution. Pour éviter cesdéclenchements injustifiés, il est souhaitable dinstaller sur la protection générale desrelais directionnels à maximum de courant de phase.

1,3 IM > 0,8 Iccbi

Ce cas est très peu probable, mais il est impératif de privilégier un réglage à 0,8 Iccbi etdalerter le client des risques de déclenchement intempestif de son installation.

En résumé, larbre de décision donné ci-dessous doit être suivi.



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1,2 IcctriG < 0,8 Iccbi

Max(5 à 8 IB; 1,3 IM) < 0,8Iccbi

Oui

Protection C13100NON directionnelle

Max(5 à 8 IB; 1,3 IM; 1,2 IcctriG) ≤ Iréglage ≤ 0,8 Iccbi

Protection C13100NON directionnelle

Iréglage = 0,8 Iccbi

Risque d’intempestifs

Oui

Non

Non

Max(5 à 8 IB; 1,3 IM)< 0,8 Iccbi

Oui

Protection C13100directionnelle

Max(5 à 8 IB; 1,3 IM) ≤ Iréglage ≤ 0,8 Iccbi

Protection C13100directionnelle

Iréglage = 0,8 Iccbi

Risque d’intempestifs

Non

2.13.3.2. Cas de la protection générale par interrupteur - fusibles HTA

Lapport de courant de court circuit dune centrale de production raccordée en aval de fusiblesHTA peut solliciter ces fusibles sous leur courant minimal de coupure (zone de non-fusion ou defonctionnement dangereux, comprise entre trois et cinq fois le courant nominal et le courantminimal de coupure). Le cas échéant, des précautions doivent être prises pour une tellesollicitation par mise en place dune protection générale par disjoncteur ou par une protection dedécouplage à action instantanée.Pratiquement, les protections générales NFC 13-100 par fusibles (de la norme NFC 64-210)autorisent le raccordement dalternateurs jusquà concurrence dune puissance totale égale à lapuissance nominale du transformateur HTA/BT.

2.14. LES PROTECTIONS POSTE SOURCE ET DRR2.14.1. Généralités

Ces protections détectent les défauts monophasés et les défauts polyphasés affectant le réseau HTA.Les conditions de leur mise en uvre sont définies dans le chapitre GTDE B 61-2.

Elles sont adaptées au régime de neutre du réseau de distribution HTA.

Elles sont constituées de relais à maximum dintensité de phase et dun relais à maximum dintensitéhomopolaire et (ou) de puissance active homopolaire. Elles agissent sur les disjoncteurs et sur lesautomatismes qui leur sont associés.Le présent paragraphe traite de limpact sur les protections du poste source et des modifications à yapporter du fait de la présence dun producteur sur un réseau HTA.

2.14.2. Impact sur le plan de protection homopolaireLa présence dune ou plusieurs installations de production couplées au réseau naffecte pas lescourants de défaut monophasé HTA et ne modifie donc en rien les principes de réglage des



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protections contre les défauts monophasés énoncés dans le GTDE B 61-2.2.14.3. Impact sur le plan de protection phase

La présence dune ou plusieurs installations de production couplées au réseau modifie la valeur et lacirculation des courants de défaut polyphasé. Lapport de ces installations est une hypothèsesupplémentaire qui doit être prise en compte dans lélaboration du plan de protection phase.

2.14.3.1. Fonctionnement intempestif des relais sur un défaut amont

Ceci peut concerner les relais à maximum de courant de phase des protections de départ etarrivée HTA et des DRR.

La figure suivante illustre la circulation du courant de défaut fourni par les installations deproduction raccordées à un départ HTA lors dun défaut polyphasé affectant un départ voisin.

Installationclient

IccG

IccG + IccHTA

IccHTA

Ce courant peut dépasser le seuil de la protection à maximum de courant de phase du départ deraccordement et provoquer le fonctionnement intempestif de cette protection entraînant une pannede lalimentation des utilisateurs du départ.

Ce fonctionnement intempestif provoque en outre un retard dans la localisation des ouvrages endéfaut et le cas échéant, un dysfonctionnement des protections et/ou automatismes au postesource (protection logique de jeu de barres, accélération de protection de transformateur225/20 kV... ). (voir chapitre GTDE B61-43)

2.14.3.2. Diminution de la sensibilité des protections départ et DRR

Lors dun défaut polyphasé sur une dérivation dun départ arborescent accueillant une installationde production, on observe, par rapport au cas sans production, une diminution du courant dedéfaut vu par la protection du départ (IccHTA sur la figure ci-dessous). Cette diminution est



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provoquée par la contribution au courant de défaut de la centrale et est analogue à celle quirésulterait dun allongement fictif de la dérivation au bout de laquelle le défaut a lieu. Cet effet estcroissant avec la puissance de linstallation de production et limpédance de la dérivation endéfaut.

Installationclient

IccG

IccHTA + IccG

IccHTA

La diminution des courants de défaut vus par la protection du départ se traduit par une réductionde sensibilité à réglage constant. Dans le cas extrême, les courants de défaut peuvent être réduitsau niveau du courant de charge, la protection à maximum de courant de phase est alors ensituation de risque daveuglement.



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2.14.3.3. Diminution de la sensibilité de la protection arrivée

La diminution illustrée précédemment touche aussi larrivée alimentant le départ en défaut du faitde lapport des centrales couplées au réseau.

Installationclient

IccG

IccG + IccHTA

IccHTA

Dans le cas d'un défaut jeu de barres, la diminution des courants de défaut vus par la protectionest négligeable et ne remet pas en cause son réglage. Par contre, la diminution des courants dedéfaut vus par la protection en cas de défaut sur un départ, se traduit par une réduction de sasensibilité à réglage constant et diminue la zone couverte par la protection arrivée en cas dedéfaillance de la protection départ.



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2.14.4. Choix et réglage des protections2.14.4.1. Choix et réglage de la protection du départ

Trois grandeurs électriques doivent être prises en compte pour déterminer le choix et le réglage dela protection :

• Ip : courant de transit maximal en régime permanent (en schéma normal et de secours usuel)sur le départ (en absorption ou en refoulement de puissance).

• Iccbi : courant de court-circuit minimal (en schémas normal et de secours usuel) au niveau de laprotection départ lors dun défaut biphasé sur le départ, lensemble des installations deproduction desservies par le départ étant couplées au réseau. Attention, ce point du réseaunest pas nécessairement le même quen absence de producteur couplé au réseau. Laméthode de détermination du point donnant ce courant de défaut minimal en présence duproducteur est donnée au chapitre GTDE B 61-43.

• IcctriG : courant de court-circuit maximal au niveau de la protection départ lors dun défauttriphasé situé immédiatement en amont de la protection départ, lensemble des installations deproduction desservies par le départ et son secouru usuel étant couplées au réseau. La valeurest calculée 50 ms après lapparition du défaut.

Le calcul de Iccbi et IcctriG doit être effectué en considérant :

• une puissance de court-circuit HTB minimale correspondant à une situation susceptible dêtrerencontrée quelques semaines par an,

• la valeur maximale spécifiée de la réactance de court-circuit du transformateur HTB/HTA à laprise médiane (cf. chapitre GTDE B 61-43),

• les tensions assignées primaire et secondaire spécifiées du transformateur HTB/HTA(cf. chapitre GTDE B 61-43).

Le calcul de ces courants de défaut doit de plus être conforme à la norme CEI 909 dont lesmodalités d'application sont données au chapitre GTDE B61-43.


Iréglage < 0,8 Iccbi : condition essentielle de sécurité

Iréglage ≥ 1,3 Ip : évite les intempestifs en régime permanent

Iréglage ≥ 1,2 IcctriG : évite les intempestifs lors dun défaut polyphasé en amont

• Remarque La condition usuelle sur le réglage Iréglage des relais de phase Iréglage ≥ 1,3 InTC a été remplacéepar la condition Iréglage ≥ 1,3 Ip car elle a l'avantage de permettre une plage de réglage plusgrande par rapport à la limite du 0,8 Iccbi. En effet, Ip est en général largement inférieur à1,3 InTC.



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Par contre, ceci implique de revoir périodiquement la valeur de réglage de la protection départen fonction de l'évolution des charges sur le réseau (variation de Ip dans le temps). Pour des départs présentant un courant important à leur remise sous tension, le coefficient 1,3affecté au courant Ip pourra être augmenté.

• Cas particuliers posant problème

• 1,3 Ip > 0,8 Iccbi

Cette situation peut apparaître dans certains cas de raccordement (voir exemple ci-dessous). Prendre un réglage à 0,8 Iccbi est inacceptable du fait des risques dedéclenchements injustifiés de tous les clients desservis par le départ. Dautres solutionsde raccordement sont donc à envisager.

• 1,2 IcctriG > 0,8 Iccbi

On est confronté à un risque de déclenchement intempestif en cas de défaut polyphasésur un départ voisin. La solution à préconiser consiste :

soit à rendre directionnels les relais de phase par adjonction de relais depuissance,

soit à installer des relais de phase à maximum dintensité directionnels.

L'exemple suivant illustre les deux inégalités citées précédemment. Le graphe montre lévolutiondes trois caractéristiques. Dès que la puissance de la source atteint 3,5 MVA, lapport de celle-ci àun court circuit franc au niveau du jeu de barres dépasse celui le réglage maximal de la protectiondu départ, une protection directionnelle permet déviter le déclenchement intempestif du départHTA. Au-dessus de 9 MVA, le niveau de réglage maximal de la protection de départ est inférieur aucourant de charge, cette protection pouvant être aveuglée , le raccordement envisagé estinacceptable.

P = 0,05 SnPItan ϕϕϕϕ = 0,4

P = 0,8 SnPItan ϕϕϕϕ = 0

P. = 15 MVAtanϕϕϕϕ = 0,2

Sn.PIucc = 10 %

Sn = 36 MVAucc = 17 %

Pcc = 114 MVA

Pcc = 250 MVA

Iccbi

1 km câble 240 mm2

15 km ligne 54 mm2

5 km câble 240 mm2SnPI

x"d = 16 %xi = 24 %



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0 2 4 6 8 100

200

400

600

800

1000

1200

1400

1,3 Ip

Directionnelle obligatoire

0,8 Iccbi

1,2 IcctriG

SnPI (MVA)

I (A) courant phase sur le départ producteur

Raccordementinacceptable

Larbre de décision donné ci-dessous doit être suivi.


1,3 Ip < 0,8 Iccbi

Oui

Protection départNON directionnelle

Max(1,3 Ip; 1,2 IcctriG)≤ Iréglage ≤ 0,8 Iccbi


Restructuration duréseau


Restructuration duréseau

Oui

Non

Non

1,3 Ip < 0,8 Iccbi

Oui

Protection départdirectionnelle

1,3 Ip ≤ Iréglage ≤ 0,8 Iccbi

Non

2.14.4.2. Choix et réglage de la protection DRR

Le problème du choix et du réglage dune protection DRR est traité, à quelques différences près,comme celui dune protection départ.Trois grandeurs électriques doivent être prises en compte :

• Ip : courant de transit maximal en régime permanent (en schémas normal et de secours usuel)vu par le DRR (en absorption ou en refoulement de puissance).

• Iccbi : courant de court-circuit minimal (en schémas normal et de secours usuel) au niveau du



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DRR lors dun défaut biphasé en aval du DRR, lensemble des installations de production enaval du DRR étant couplées au réseau.

• IcctriG : courant de court-circuit maximal vu par le DRR lors dun défaut triphasé situéimmédiatement en amont du DRR, lensemble des installations de production en aval du DRR,y compris celles situées sur le départ secouru usuel, étant couplées au réseau. La valeur estcalculée 50 ms après lapparition du défaut.

Les hypothèses et la méthode de calcul de Iccbi et IcctriG sont les mêmes que pour le cas de laprotection départ

Le réglage Iréglage des relais de phase du DRR doit vérifier les mêmes conditions que pour laprotection départ .Les cas particuliers posant problème sont également identiques mais les solutions palliativesdiffèrent, notamment à cause de limpossibilité actuelle de pouvoir équiper un DRR dun relaisdirectionnel. En cas de difficulté de réglage, seul un renforcement du réseau est envisageable(raccordement en amont du DRR, départ dédié ...).



1,3 Ip < 0,8 Iccbi

Oui

Protection DRR

Max(1,3 Ip; 1,2 IcctriG)≤ Iréglage ≤ 0,8 Iccbi


Restructurationdu réseau


Restructurationdu réseau

Oui

Non

Non

2.14.4.3. Choix et réglage de la protection arrivée

Deux grandeurs électriques doivent être prises en compte pour déterminer le choix et le réglage dela protection :

• InTR : courant nominal du transformateur HTB/HTA

• IcctriG : courant de court-circuit maximal au niveau de la protection arrivée lors dun défauttriphasé situé immédiatement en amont de la protection arrivée (arrivée voisine si liaisondouble attache, liaison, transformateur), lensemble des installations de production desserviespar larrivée étant couplées au réseau. On considère le schéma normal du poste source et dudépart du producteur, le secours de demi-rames par l'arrivée desservant le producteur et lesecours de départs par le départ du producteur. La valeur du courant de défaut est calculée100 ms après lapparition du défaut.

Les hypothèses et la méthode de calcul de IcctriG sont les mêmes que pour le cas de la protectiondépart.



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Iréglage = 1,6 InTR : donne une sensibilité maximale de la protection arrivée pour assurer uncertain secours des protections départ tout en évitant les intempestifs surreport de charge

Iréglage ≥ 1,2 IcctriG : évite les intempestifs lors dun défaut polyphasé en amont

N.B. : La condition essentielle de sécurité Iréglage ≤ 0,8 IccbiJdB est toujours vérifiée avec Iréglage = 1,6InTR.

Si 1,2 IcctriG est supérieur à 1,6 InTR, on est confronté à un risque de fonctionnement intempestif encas de défaut polyphasé en amont de la protection arrivée. La solution à préconiser consiste :

• soit à rendre directionnels les relais de phase par adjonction de relais depuissance,

• soit à installer des relais de phase à maximum dintensité directionnels.


Protection NON directionnelleIréglage = 1,6 InTR

1,2 IcctriG < 1,6 InTRProtection directionnelle

Iréglage = 1,6 InTR

Oui

Non

2.14.5. Dispositions complémentaires2.14.5.1. Protection masse tableau

Lors dun défaut masse tableau, il est impératif dassocier au déclenchement des arrivées etcouplages HTA celui des départs desservant une installation de production non marginale nonéquipée dune protection avec télé découplage, ceci pour limiter le temps de maintien du défaut parces installations de production.

2.14.5.2. Délestage fréquencemétrique

Léchelon de délestage des départs desservant des installations de production sera régléconformément au chapitre C24-13 du GTDE.Ne sont pas être affectés à un échelon de délestage fréquencemétrique et doivent donc êtreclassés en échelon 5 :

• les départs HTA dédiés à un site de production• les départs HTA refoulant de la puissance active lors du point de référence

Les départs HTA desservant de la consommation non prioritaire et une centrale appelée dans lecadre du secours du système électrique (dite (ex : anciens groupes EJP passés au contratdispatchable) doivent faire lobjet dun examen particulier pour être placés dans la mesure dupossible en échelon 3 ou 4.



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PARTIE 3. INSTALLATIONS COMPORTANT DES MOYENS DE PRODUCTIONFONCTIONNANT EN COUPLAGE FUGITIF OU SANS COUPLAGE AU RÉSEAU

3.1. PRINCIPES GÉNÉRAUXAfin de maîtriser les coûts en énergie électrique ou de garantir la sécurité de lalimentationélectrique, certains sites sont équipés de sources de secours disponibles pour tout ou partie de lacharge du client du réseau HTA ou BT.Le transfert dalimentation peut seffectuer par inversion de source immédiatement en aval dupoint de comptage au moyen dun inverseur ou deux interrupteurs avec verrouillage mécaniquedirect. Si linversion de source ne concerne quune partie de linstallation, alors une protection dedécouplage complémentaire est nécessaire pour limiter les conséquences dune mise en parallèleinvolontaire des deux sources.

Si la nécessité dassurer la permanence de lalimentation électrique justifie que le transfert decharge se fasse sans coupure par la mise en parallèle de sources dénergie avec le réseau, uneprotection de découplage est nécessaire.

Dautre part, la durée de couplage de groupes de production devra être aussi faible que possibleet sera limitée par un relais de temps (durée de référence 10 secondes, maxi 30 secondes).

Cette courte durée permet de minimiser les contraintes de fonctionnement du plan de protectionet parfois de réduire les dispositions à prendre au choix de la protection de découplage.

3.2. PROTECTION DE DÉCOUPLAGEComme dans le cas des installations de production en couplage permanent, cette protection doitparticiper au bon fonctionnement du plan de protection coordonné durant le couplage et détecterles situations de défaut comme exposé en tête de ce chapitre.

3.2.1. Protections de découplage utilisablesPour les installations secourues par couplage au réseau de groupe de production on retiendra,la plus simple des protections de découplage, c'est à dire la protection de type 1.1. La courtedurée de couplage au réseau permet décarter le risque de découplage injustifié lequel ne feraitquaccélérer la manuvre de reprise des charges par le groupe de secours.Lutilisation d'une protection temporisée (type 1.2 à 1.4) est possible mais non justifié au regardde leur surcoût pour le Producteur et pour le Distributeur (exploitation du RSE ) .

Sous certaines conditions, des protections simplifiées de type 3 peuvent être utilisées.



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3.2.1. Protection de découplage type 1-1 pour couplage fugitifLes principes de détection sont ceux déjà décrits aux paragraphes 2.2.2 et 2.4.1.Un relais temporisé réglé à 10 secondes assure le contrôle de la durée du couplage. Si leproducteur a des difficultés pour effectuer une mise en parallèle en moins de 10 secondes,on pourra augmenter la temporisation du relais jusquà une valeur maximale de30 secondes.

ProtectionType 1.1 pour couplage fugitif Relais Mesure Réglage Action

Détection des défautsmonophasés Max du V0 V0 10% Vn instantanée


composées 85 % Un instantanée

Mini de U 3 tensionscomposées 85 % Un instantanée

Marche en réseau séparé Max de U 1 tensioncomposée 115 % Un instantanée

Mini de f 1 tensioncomposée 47,5 Hz instantanée


Contrôle de la duréede couplage de temps Position des

appareils 10 à 30 secondes temporisée

3.2.1.1. Restrictions d’utilisation

La mise en uvre d'une protection de type 1.1 nécessite une cellule HTA transformateurs detension.



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3.2.3. La protection de découplage type 3.13.2.3.1. Détection des défauts monophasés HTA

Elle nest réalisée quindirectement par la détection de la marche en réseau séparéconsécutive à louverture du départ

3.2.3.2. Détection des défauts polyphasés

Elle est assurée par les trois relais à minimum de tension simple BT à action instantanée. 3.2.3.3. Détection de la marche en réseau séparé

La détection de la marche en réseau séparé est réalisée de deux façons :

les 3 relais à minimum de tension simple BT

le relais à retour de puissance active

• Le relais à retour de puissance active

Pendant la prise de parallèle avec le réseau en absence de défaut, la puissance activeproduite dans linstallation secourue doit être inférieure à la puissance activeconsommée (pas de transit de puissance active au point de raccordement duproducteur vers le réseau). Dans ces conditions, louverture du départ HTA alimentant leclient va provoquer instantanément le transit dune partie de lénergie active produite parlinstallation vers le réseau proportionnellement au rapport des consommations delinstallation et du départ. La détection de retour de puissance active sera placée aupoint de livraison avec un seuil supérieur ou égal à 1% ou 2% de la puissance nominaledes capteurs du site.

3.2.3.4. Contrôle de la durée des couplages

Un relais temporisé réglé à 10 secondes assure le contrôle de la durée du couplage. Si leproducteur a des difficultés pour effectuer une mise en parallèle en moins de 10 secondes,on peut augmenter la temporisation du relais jusquà une valeur maximale de 30 secondes.

Type de protectionType 3.1 Relais Mesure Réglage Action

Détection des défautsmonophasés Indirectement par détection de la marche en réseau séparé


simples BT 85% Vn instantanée


Mini de Vinstantanée

3 tensionssimples BT 85% Vn instantanée

Retour depuissance Puissance 1 à 2 %

3 x Vn x InTCinstantanée

Contrôle de la duréede couplage de temps Position des

appareils 10 à 30 secondes temporisée


Pour garantir un retour de puissance au point de raccordement au passage en régime séparé,la condition suivante sur les puissances mises en jeu sur le départ doit être respectée :



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Pmin départ - Σ PG perm > 3 Σ Sn

avec :

Pmin départ Puissance minimale appelée par lensemble des charges du départ déductionfaite de celle de linstallation du client

Σ PG perm Somme des puissances maximales pouvant être fournies par les installations deproduction couplées en permanence sur le départ

Σ Sn Somme des puissances des générateurs de linstallation du client

Compte tenu de lincertitude liée à létablissement du bilan des puissances, et afin de limiter lerisque de faux couplage, on n'utilisera pas ce type de protection chez un client raccordé sur undépart comportant des réenclenchements rapides (ou en aval d'un DRR).Ce bilan de puissance peut être modifié par lévolution des caractéristiques du départ, dautressources autonomes pouvant y être raccordées par la suite. Le client ayant décidé de mettre enuvre une protection de type 3.1, devra être informé de léventuelle nécessité deremplacement de sa protection de découplage par un type 1.1.Cette protection requiert une alimentation auxiliaire indépendante du réseau.



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3.2.4. La protection de découplage type 3.23.2.4.1. Critères de fonctionnement de la protection

Cette protection est une version simplifiée de la 3.1 pour les installations comportant uneinversion partielle dalimentation.

La détection de la marche en réseau séparé est réalisée par un relais à retour de puissanceactive, la détection de retour de puissance active sera effectuée au point de livraison avec unseuil supérieur ou égal à 1% ou 2% de la puissance nominale des capteurs du site.



Marche en réseau séparé Retour depuissance Puissance 1 à 2 %

3 x Vn x InTCinstantanée


Laccès à linverseur associé à cette protection doit être scellé par le Distributeur.Cette protection requiert une alimentation auxiliaire indépendante du réseau.



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3.2.5. La protection de découplage type 3.3Cette protection est une destinée au découplage des moteurs présentant une forte inertie telque les groupes tampon destinés à lalimentation de charges prioritaires.

3.2.5.1. Détection des défauts monophasés HTA



Elle est assurée par les trois relais à minimum de tension simple BT à action temporisée. 3.2.5.3. Détection de la marche en réseau séparé


le relais à minimum de tension simple BT placé en amont de lappareil decoupure du moteur

le relais à minimum de puissance active• Le relais à minimum de puissance active

En absence de défaut sur le réseau, la puissance active consommée par le moteur doitêtre supérieure au seuil de déclenchement du relais de puissance active consommée.

Dans ces conditions, louverture du départ HTA alimentant le client va provoquerinstantanément la diminution de cette consommation. La détection de retour depuissance active sera placée sur lalimentation du moteur avec un seuil voisin de 60 %de la puissance active minimale du moteur.



Détection des défautspolyphasés Mini de V 1 tension

simple BT 80 % Vn Temporisée

< 1,5 seconde



1 tensionsimple BT 80% Vn Temporisée

< 1,5 seconde

Mini depuissance Puissance 60 %

Puissance activeminimale dumoteur

Temporisée

< 1,5 seconde


Cette protection requiert une alimentation auxiliaire indépendante du réseau. La temporisationdoit être inférieure à 1.5 seconde et compatible au démarrage éventuel dune autre source surle même arbre tel que lembrayage dun moteur thermique.



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3.2.6. La protection de découplage type 3.4Cette protection est une variante de la 3.3 pour les installations comportant un moteuraccouplé à autre source dénergie tel que turbine hydraulique entraînant la même charge.

3.2.6.1. Détection des défauts monophasés HTA



Elle est assurée par les trois relais à minimum de tension simple BT à action instantanée. 3.2.6.3. Détection de la marche en réseau séparé


le relais à minimum de tension simple BT placé en amont de lappareil decoupure du moteur

le relais à minimum de puissance active



Détection des défautspolyphasés Mini de V 1 tension

simple BT 80 % Vn Instantanée



1 tensionsimple BT 80% Vn Instantanée

Mini depuissance Puissance 60 %

Puissance activeminimale dumoteur

Temporisée

< 0,3 seconde


Cette protection ne requiert pas dalimentation auxiliaire indépendante du réseau. Latemporisation du relais de puissance doit être inférieure à 0,3 seconde.

3.2.7. Critères de choixCompte tenu des meilleures performances des protections de type 1.1 et des évolutions duréseau de distribution publique qui pourraient remettre en question le choix d'une protection detype 3.1, on privilégiera le choix de la protection 1.1.En particulier, on retiendra systématiquement une protection de type 1.1 dès lors quel'installation client dispose d'une cellule TT.



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Installation secourue sans coupure Non

Type 1.1

Utilisation RR

Non

Oui

Type 1.1

Nécessite cellule TTPmin départ - Σ PG perm < 3 Σ Sn

Non

Oui

Type 3.1

Présence cellule TT

Inverseur généralde source

Oui

Non

Oui

Oui

Scellé parDistributeur

Inverseur partielde source

Oui

Scellé parDistributeur et

Type 3.2

Groupe à volantdinertie

Type 3.3Oui

Non

Moteur accouplé àune autre source

dénergie

Non

OuiType 3.4

Non



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3.2.8. Insertion des protectionsCes protections de type 1.1, 2.1, 3.1 et 3.2 sont installées dans le poste de livraison ou àproximité immédiate.Les protections de type 3.3 et 3.4 qui sont dévolues à un moteur peuvent être placées àproximité du coffret de contrôle commande relayage de ce moteur.Les autres conditions dinsertion sont celles mentionnées au paragraphe 2.8. Pour le choix dumatériel de ces types de protection, il faut se référer aux dispositions du paragraphe 2.9.L'appareillage de couplage / découplage doit respecter les règles indiquées aux paragraphes2.10 et 2.11.Les particularités des protections pour couplage fugitif de type 1 2 ou 3 sont indiquées ci-après.

3.2.8.1. Contrôle de la durée de couplage

Lors de la reprise de l'installation client par les groupes de production, la phase de couplagefugitif démarre à la fermeture de l'appareil de couplage commun au(x) groupe(s) de productionet se termine à l'ouverture de l'appareil de mise en parallèle de l'installation au réseau. Cetappareil peut être différent de l'appareil commandé par la protection de découplage.

Lors de la reprise de l'installation client par le réseau de distribution, la phase de couplagefugitif démarre à la fermeture de l'appareil de mise en parallèle de l'installation au réseau et setermine à l'ouverture de l'appareil de couplage commun au(x) groupe(s).

Le contrôle de la durée de couplage porte sur chacune de ces deux phases de couplagefugitif. Le relais de contrôle de la durée de couplage est commandé à émission de tension pardes contacts répétiteurs de position des appareils de couplage.

Ce relais doit être situé dans l'armoire protection de découplage.3.2.8.2. Inhibition de la protection de découplage

Généralement, linhibition de laction des protections de découplage de type 1.1 et 3.1 est àréaliser en dehors des périodes de couplage fugitif au réseau de distribution publique, c'est àdire en dehors de la période de démarrage des groupes par un contact répéteur de positionouverte des organes de couplage des générateurs. Une alimentation auxiliaire permanente etindépendante du réseau de distribution est alors nécessaire.

Linhibition des protections de type 3.3 et 3.4 doit être assurée de façon à permettre ledémarrage des moteurs.

La fonction d'inhibition est commandée à émission de tension. Une signalisation sur laprotection de découplage doit obligatoirement être associée à cette fonction.

En cas de réalisation par relayage, le relais doit être placé dans l'armoire protection dedécouplage. Linhibition doit alors shunter la chaîne des contacts de la protection dedécouplage afin d'assurer une surveillance du bon état de fonctionnement du relais auxiliairede découplage.


Le entrées de mesure de la protection de découplage sont alimentés à partir des circuits demesure issus du comptage du client ou le cas échéant de lalimentation du moteur :

• à partir des tensions simples pour :

le relais à minimum de tension,



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le relais à retour de puissance (ou tension composée selon type de relais)

• à partir des circuits intensité pour :

le relais à retour de puissance (méthode des 2 wattmètres ou de lintensitédirectionnelle)

• La puissance de précision des réducteurs dintensité doit être adaptée à la puissanceapparente totale des circuits ci-dessus. Un bilan est indispensable.

• Le boîtier de la protection doit être équipé de boites dessai tension et intensité scelléespar le Distributeur.

Nota :Le raccordement au circuit du comptage BT implique une réalisation en classe 2 (doubleisolement).

3.2.8.4. Alimentation auxiliaire des protections de type 3.

Les protections de type 3.1 et 3.4 peuvent être alimentées par une tension simple alternative230 V issue du transformateur de puissance HTA/BT, elles doivent être alimentées parlinstallation et raccordées en amont de lappareil de découplage ou de coupure du moteur.Toutefois, une alimentation auxiliaire permanente et indépendante du réseau de distributionest recommandée pour la protection de type 3.1 pour la réalisation de son inhibition.Les protections de type 3.2 et 3.3 requièrent une source dalimentation indépendante duréseau.

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